洪水災(zāi)害監(jiān)測(cè)

遙感在洪災(zāi)發(fā)生中后期

的監(jiān)測(cè)與預(yù)防湘潭大學(xué)一、洪水的概念定義

洪水是指在江河斷面發(fā)生的歷時(shí)較短、流量較大、水位陡漲陡落的一種水流運(yùn)動(dòng)，它往往來勢(shì)兇猛，具有很強(qiáng)的破壞力，一旦江河堤壩漫溢或潰決，便會(huì)造成洪災(zāi)。洪災(zāi)具有范圍廣、頻度高、突發(fā)性強(qiáng)、損失大等特點(diǎn)。

洪災(zāi)一般發(fā)生在河流的中下游、湖泊、沿海地區(qū)以及東部平原地區(qū)。特點(diǎn)地域洪澇災(zāi)害的主要類型01洪水的大小通常用洪峰流量、洪水歷時(shí)及洪量來定義表述，稱為“洪水三要素”。降雨因素降雨特性是成洪的主導(dǎo)原因，暴雨的時(shí)空分布對(duì)洪水也有重要影響。降雨特性受到兩個(gè)氣象要素影響：1、產(chǎn)生空氣上升冷卻的動(dòng)力因子2、空氣中水汽的含量及補(bǔ)給來源

下墊面因素下墊面因素包括地質(zhì)、地貌、植被、土壤水分、湖泊、流域面積及人類活動(dòng)。二、影響洪水的因素

截至7月13日，今年以來全國(guó)已有28省（區(qū)、市）1508縣遭受洪災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積5460.66千公頃，受災(zāi)人口6074.67萬人，因?yàn)?zāi)死亡237人、失蹤93人，倒塌房屋14.72萬間，直接經(jīng)濟(jì)損失約1469.80億元。與2000年以來同期均值相比，今年受災(zāi)人口、死亡人口、倒塌房屋分別偏少6%、49%、55%，受災(zāi)面積、直接經(jīng)濟(jì)損失分別偏多26%、213%。三、洪澇災(zāi)害帶來的危害及應(yīng)對(duì)防范洪澇災(zāi)害發(fā)生的策略01

對(duì)于人為因素來說，一方面可以通過制定更為嚴(yán)格的運(yùn)行管理制度，增強(qiáng)法制和監(jiān)管力度；另一方面加大宣傳與法制建設(shè)，提高環(huán)保意識(shí)和公民素質(zhì)，大力宣傳生態(tài)環(huán)境的重要性，積極倡導(dǎo)對(duì)環(huán)境和河流的保護(hù)。對(duì)于設(shè)施因素來說，可以在洪澇災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)及時(shí)加高加固防護(hù)設(shè)施，必要時(shí)新建防洪工程。洪澇災(zāi)害發(fā)展階段的應(yīng)對(duì)策略021、推動(dòng)人工影響天氣能力建設(shè)利用人工影響天氣技術(shù)不僅可以增加局部地區(qū)的降水，還可以用于抑制云和降水的發(fā)展或減少目標(biāo)區(qū)降水，改變降水分布，從而改善特定地區(qū)的天氣以滿足實(shí)際需要。2、洪水資源化洪水資源化是指在不成災(zāi)的情況下，盡量利用水保工程、水庫(kù)、攔河閘壩、自然洼地、人工湖泊等蓄水工程攔蓄洪水，以延長(zhǎng)洪水在河道、蓄滯洪區(qū)等的滯留時(shí)間，改善人類居住環(huán)境，最大可能補(bǔ)充地下水等。三峽大壩洪澇災(zāi)害演化階段的應(yīng)對(duì)策略03（1）轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)損失事件降低洪澇災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失可以運(yùn)用工程措施和非工程措施相結(jié)合的思路。工程措施包括改善河道的防洪設(shè)施、提高城市排水系統(tǒng)的防澇等級(jí)、保證山坡的綠化面積等；非工程措施是指充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)如GIS、GPS和RS等進(jìn)行洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理，大大提高洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的精度，以減少洪澇災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失。

（2）轉(zhuǎn)化為疫情事件重大動(dòng)物疫情突發(fā)事件的高度不確定性所帶來的風(fēng)險(xiǎn)更為復(fù)雜和可怕。在動(dòng)物疫情突發(fā)時(shí)，政府相關(guān)部門應(yīng)及時(shí)將疫情風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)容及可能性等信息有效準(zhǔn)確地傳遞給災(zāi)民等利益相關(guān)個(gè)體。同時(shí)，疫情管理部門應(yīng)做好災(zāi)區(qū)的消毒工作，對(duì)遇難者尸體或動(dòng)物尸體及時(shí)進(jìn)行掩埋和處理。

（3）轉(zhuǎn)化為地質(zhì)事件為了預(yù)防山洪引起的山體滑坡和泥石流等次生災(zāi)害，首先要保障山坡的植被覆蓋率，禁止不規(guī)范采掘礦石資源以及其他破壞土質(zhì)環(huán)境的活動(dòng)。在坡度較陡或者是滑坡、泥石流多發(fā)的山坡打造抗滑樁，而且要依據(jù)山坡的特點(diǎn)設(shè)計(jì)抗滑樁的具體形式，因地制宜。洪澇災(zāi)害衍生的應(yīng)對(duì)策略04

對(duì)于輿情應(yīng)對(duì)不對(duì)的衍生事件，則需要采取恰當(dāng)?shù)妮浨榭刂撇呗詠肀苊?。救?zāi)不力導(dǎo)致民怨高漲，抗震救災(zāi)過度勞累犧牲的問題，抗洪救災(zāi)資源不足，可以請(qǐng)求國(guó)際援助。災(zāi)情不是疫區(qū)，對(duì)防疫需要理性對(duì)待，不能盲目恐慌，否則會(huì)因?yàn)榉酪叨喽仍斐啥挝廴??？梢詫?duì)安置點(diǎn)、醫(yī)療點(diǎn)等重點(diǎn)區(qū)域開展消毒工作，對(duì)于遇難者遺體的處理，也要在固定地點(diǎn)進(jìn)行專業(yè)處理。洪災(zāi)的監(jiān)測(cè)主要可分為洪水監(jiān)測(cè)和災(zāi)情監(jiān)測(cè)兩方面：

1、借助于流域內(nèi)氣象臺(tái)站，可掌握流域雨情；2、利用沿河道、湖泊布設(shè)的水文、水位站，可掌握流域的水情；3、沿堤防工程及重點(diǎn)區(qū)域的巡視可獲得部分工情和災(zāi)情的信息。4、多平臺(tái)、多遙感器的遙感技術(shù)從空間上實(shí)現(xiàn)對(duì)洪水的動(dòng)態(tài)、宏觀監(jiān)測(cè)，尤其能有效地監(jiān)測(cè)洪水淹沒范圍及淹沒區(qū)的土地利用狀況、重要工程的破壞等；5、通過遙感信息反演技術(shù)，可分析洪水淹沒歷時(shí)及水深。四、洪災(zāi)的監(jiān)測(cè)方法表1洪災(zāi)遙感實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖1、基于NOAA/AVHRR影像的洪災(zāi)監(jiān)測(cè)我國(guó)利用NOAA/AVHRR衛(wèi)星資料對(duì)1998年吉林省西部地區(qū)的洪澇災(zāi)害進(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并以農(nóng)田損失為主對(duì)災(zāi)情進(jìn)行了評(píng)估。氣象衛(wèi)星雖然不能穿透云層觀測(cè)，但由于兩顆NOAA衛(wèi)星每天可在不同時(shí)間過境四次，可能避開云層，大大提高了無云觀測(cè)的可能性，而且利用其熱紅外通道可晝夜監(jiān)測(cè)洪澇。氣象衛(wèi)星高時(shí)間分辨率、成像范圍大等特征使其成為大范圍洪澇動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的重要手段，但還需解決以下問題：（1）消除云影響

（2）提高監(jiān)測(cè)精度

（3）洪災(zāi)參數(shù)的快速識(shí)別洪災(zāi)光學(xué)遙感監(jiān)測(cè)尼伯特臺(tái)風(fēng)NOAA衛(wèi)星影像圖2、基于LandsatTM影像的洪災(zāi)監(jiān)測(cè)高空間分辨率、多波段的TM影像包含了豐富的地面水分狀況和植被長(zhǎng)勢(shì)信息，其1、2波段對(duì)水體有一定的穿透性，有助于探測(cè)水層深淺和劃分渾濁的洪水與清澈的自然水體；而位于中紅外的第5、7波段，反映水體和水陸邊界特別敏感。因此TM對(duì)洪水災(zāi)情的監(jiān)測(cè)和分析特別有效。

由于資源衛(wèi)星軌道重復(fù)周期長(zhǎng)，難以掌握洪災(zāi)的動(dòng)態(tài)信息，其不能獲得有關(guān)洪災(zāi)的直接信息，加上TM無微波通道，不能穿透云雨，在雨季很難得到清晰可用的影像。珠江入海口Landsat8衛(wèi)星影像圖1、基于星載雷達(dá)遙感的洪災(zāi)監(jiān)測(cè)我國(guó)利用JERS-1監(jiān)測(cè)了海河流域；利用ERS-1/2和Radarsat監(jiān)測(cè)1998年發(fā)生在長(zhǎng)江和嫩江流域的洪災(zāi)。雷達(dá)遙感具有全天候、全天時(shí)的數(shù)據(jù)獲取能力和對(duì)一些地物穿透的能力，成為監(jiān)測(cè)洪災(zāi)最為有效的遙感技術(shù)之一。但由于SAR成像機(jī)理不同于光學(xué)遙感，SAR影像的處理和專題信息提取等方面還有問題解決：（1）影像預(yù)處理（2）地形影響之消除（3）水體專題信息提取的智能化洪災(zāi)雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)高分三號(hào)衛(wèi)星洪澤湖影像2、基于機(jī)載雷達(dá)的洪災(zāi)監(jiān)測(cè)

機(jī)載雷達(dá)影像獲取的費(fèi)用高，飛行受天氣的影響大，同時(shí)獲取的影像基本上人工處理，費(fèi)事費(fèi)力，所以一般在特大洪水應(yīng)急中才使用。

（1）幾何校正與影像鑲嵌飛機(jī)在較惡劣的條件下作業(yè)，不易保持高穩(wěn)定性，同時(shí)攝像地區(qū)的地形起伏等因素，都導(dǎo)致圖像的幾何畸變加劇。同時(shí)機(jī)載SAR影像分辨率較高，洪水期間難以選取合適的控制點(diǎn)，為影像幾何校正與鑲嵌造成困難。此外獲取的影像經(jīng)掃描轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像等，又產(chǎn)生誤差。（2）半自動(dòng)化目標(biāo)提取分辨率高的影像提供了豐富的地面信息，為洪災(zāi)造成的損失的直接判讀提供基礎(chǔ)，但急需從人工目視解譯中解放出來，通過人機(jī)交換實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化目標(biāo)的提取。遙感衛(wèi)星對(duì)比表遙感器種類最大優(yōu)點(diǎn)電磁波頻率光學(xué)遙感

攜帶可見光、紅外和多光譜等遙感器分辨率高頻率高，穿透性差，分辨率高雷達(dá)遙感攜帶合成孔徑雷達(dá)等遙感器全天候工作頻率低，穿透性高，分辨率低洪災(zāi)遙感綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于以上分析的各種不同遙感監(jiān)測(cè)特性，應(yīng)對(duì)水災(zāi)建立遙感綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)，其中關(guān)鍵技術(shù)包括：1、重點(diǎn)區(qū)域控制點(diǎn)庫(kù)的建立由于洪水常發(fā)區(qū)的地點(diǎn)較為固定，為實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)和多源數(shù)據(jù)的混合應(yīng)用，有必要建立區(qū)域控制點(diǎn)圖片庫(kù)、控制信息庫(kù)。2、多源數(shù)據(jù)綜合利用多波段的TM影像作為本底情況分析，高時(shí)相分辨率的氣象衛(wèi)星和全天候的SAR則有助于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)實(shí)時(shí)、洪災(zāi)過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。如何將它們綜合利用，建立模型將遙感信息直接轉(zhuǎn)化為洪澇災(zāi)情信息，極為重要。尤其是研究雷達(dá)與高分辨率的光學(xué)影像這種不同類型數(shù)據(jù)對(duì)相同地物觀測(cè)所表現(xiàn)出的響應(yīng)特征和信息分布規(guī)律，找出它們之間信息內(nèi)容上的差異和類同性，從而發(fā)現(xiàn)它們之間地物信息表征上的相關(guān)關(guān)系或函數(shù)模型，實(shí)行真正意義上的影像融合。

洪災(zāi)遙感綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)一般洪水NOAA影像快速處理、淹沒范圍面積大洪水TM、SAR影像專題信息提取、圖像處理與水體提取、淹沒區(qū)域情況特大洪水NOAA、TM、SPOT影像機(jī)載、星載SAR多源數(shù)據(jù)融合、專業(yè)模型綜合分析五、總結(jié)與展望

洪澇災(zāi)害一旦發(fā)生，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此，洪澇災(zāi)害的防范工作尤其重要，一旦發(fā)生洪澇災(zāi)害，必須在最短的時(shí)間內(nèi)做出正確的應(yīng)急響應(yīng)。引發(fā)洪澇的影響因子很多，應(yīng)通過法制、管理與技術(shù)手段，消除或減少可避免的影響因子。但因人類現(xiàn)在的能力有限，總是存在人類無法