《基于遙感影像的城市洪澇災(zāi)害監(jiān)測研究進(jìn)展綜述論文》4100字

基于遙感影像的城市洪澇災(zāi)害監(jiān)測研究進(jìn)展綜述論文目錄TOC\o"1-3"\h\u26210基于遙感影像的城市洪澇災(zāi)害監(jiān)測研究進(jìn)展綜述論文 117840關(guān)鍵詞：遙感影像；城市洪澇災(zāi)害；監(jiān)測 124471引言 125627一、城市洪澇災(zāi)害的現(xiàn)狀研究 113016二、城市洪澇災(zāi)害的監(jiān)測研究 230967三、基于遙感影像的城市洪澇災(zāi)害的監(jiān)測研究 331235四、研究述評 432087參考文獻(xiàn) 5摘要：洪澇災(zāi)害具有發(fā)生頻率高、影響范圍廣、造成損失大的特點(diǎn)，嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，制約人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為了防止這方面的危害產(chǎn)生，需要對城市洪澇災(zāi)害進(jìn)行有效的監(jiān)測和預(yù)警。本研究將對城市洪澇災(zāi)害監(jiān)測的研究成果進(jìn)行匯總和整理，幫助人們了解這方面的研究進(jìn)展，以便在學(xué)術(shù)界的研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步改善城市洪澇災(zāi)害的監(jiān)測技術(shù)，將遙感影像等先進(jìn)技術(shù)有效利用起來。關(guān)鍵詞：遙感影像；城市洪澇災(zāi)害；監(jiān)測引言我國地域遼闊，自然地理和氣候條件復(fù)雜，各地自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，其中，洪澇災(zāi)害占有很大的比重。洪澇災(zāi)害是突發(fā)性事件，具有持續(xù)時(shí)間短、危害大等特征，為了有效地預(yù)防和控制洪澇災(zāi)害，必須迅速準(zhǔn)確地了解水情、水勢的進(jìn)展情況，并及時(shí)地進(jìn)行洪澇調(diào)控。因此的，學(xué)者對洪澇災(zāi)害的監(jiān)測進(jìn)行了大量研究，各種監(jiān)測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，隨著技術(shù)的發(fā)展，遙感影像也開始被利用起來，學(xué)者也開始研究遙感影像技術(shù)在城市洪澇災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用，并產(chǎn)生了一定的研究成果，相關(guān)的研究也在不斷增加，但總的來說還不是很充分。本研究將對這方面的研究成果進(jìn)行整理和匯總，以便幫助更多人了解這方面的研究進(jìn)展。一、城市洪澇災(zāi)害的現(xiàn)狀研究研究城市洪澇災(zāi)害的目的顯然是為了有效的治理，不僅包括災(zāi)害發(fā)生之后的應(yīng)急處置，更包括事前的有效預(yù)防和事后恢復(fù)與總結(jié)。國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于城市洪澇災(zāi)害的研究主要集中于洪澇災(zāi)害的成因及對策等方面。Milly，PCD（2013）表示人類活動引起的大氣成分變化的輻射效應(yīng)將導(dǎo)致氣候變化，特別是全球水循環(huán)的進(jìn)一步發(fā)酵，從而增加城市洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。武藤?；ǖ龋?019）研究發(fā)現(xiàn)，日本境內(nèi)近年來遭受洪澇侵害的區(qū)域多是面積較小，以平原區(qū)為主，與之相對應(yīng)被害地的人口密度又較大，城市的地勢本身排水不暢以外，后期的蓄水調(diào)節(jié)也不足，進(jìn)一步加重了城市原本的地形劣勢，造成城市的洪澇災(zāi)害頻發(fā)。坪井塑太郎（2017）對21世紀(jì)開始至今在東京發(fā)生的洪澇災(zāi)害區(qū)域進(jìn)行調(diào)研得知，除了東京本地區(qū)水域較多以外，還有隨著城市的建設(shè)擴(kuò)張，土地原有的生態(tài)格局被破壞，地面水流通的循環(huán)不平衡的現(xiàn)象發(fā)生，蓄水調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)設(shè)施如若無法跟進(jìn)，那么洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)會加倍提升。Barredo發(fā)現(xiàn)1970-2005年歐洲的洪水泛濫，但氣候變化不是主要原因，而是人口增加、財(cái)富暴露度和脆弱性增加造成的結(jié)果。李夢婕（2014）初步探究了湖南洪澇災(zāi)害格局的影響因素，洪澇災(zāi)害損失的變化受自然因素和社會因素共同的影響，其損失與年降水量、地區(qū)生產(chǎn)總值呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)。姜仁貴等（2022）也提出城市洪澇災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境日益復(fù)雜，究其原因還是在于城市規(guī)劃和改進(jìn)方面的不足，除了地面用地因?yàn)榻ㄔO(shè)和經(jīng)濟(jì)問題導(dǎo)致的紊亂之外，城市的排水循環(huán)系統(tǒng)分布沒有真正對排解城市洪澇起到作用。李超超等（2019）站在城市化的視角之下統(tǒng)籌看待城市內(nèi)澇，研究并提出隨著城市化的進(jìn)行，城市土地開發(fā)在所難免，城市地表的蓄水能力與循環(huán)再利用能力存在不足，再加上人口密度持續(xù)增加，城市“熱島效應(yīng)”與“雨島響應(yīng)，相互影響導(dǎo)致洪澇災(zāi)害成為多數(shù)城市的常態(tài)。關(guān)于城市洪澇災(zāi)害的治理方面，片田敏孝等（2004）建議繪制洪澇災(zāi)害的指導(dǎo)地圖并普及至城市居民，必要時(shí)候召開城市居民會議了解洪澇風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)知識，降低民眾對于洪澇的不確定性，降低洪澇風(fēng)險(xiǎn)的社會性傳遞。末次忠司（2018）認(rèn)為政府和社會也應(yīng)該針對洪澇災(zāi)害出臺相應(yīng)的軟件和信息發(fā)布平臺，確保區(qū)域公眾能夠及時(shí)獲取有關(guān)洪澇災(zāi)害的準(zhǔn)確信息。秦波等（2012）也提出對于城市洪澇災(zāi)害的治理僅僅依靠技術(shù)上的工程措施是不能夠有效根治的，一定要配合應(yīng)急管理的建設(shè)，建議城市應(yīng)該以洪澇災(zāi)害的應(yīng)急管理建設(shè)為跳板，擴(kuò)散到城市的應(yīng)急管理綜合建設(shè)。李瓊等（2020）通過Citespace對我國重大突發(fā)公共事件爆發(fā)之下的應(yīng)急管理進(jìn)行系統(tǒng)分析得出，目前我國此方面的研究熱點(diǎn)集中在體制建設(shè)，政府作為等方面，相對來說在應(yīng)急管理的建設(shè)方面給予了極大重視。二、城市洪澇災(zāi)害的監(jiān)測研究VanAlphen，J.等（2009）認(rèn)識到洪澇風(fēng)險(xiǎn)難以監(jiān)測，建議實(shí)用SPI指標(biāo)和EXCIMAP的相關(guān)內(nèi)容對目標(biāo)城市過往的洪澇事件進(jìn)行歸納，不僅可以檢測到區(qū)域從過去到現(xiàn)在的水文情況，還能夠檢測出發(fā)生洪澇災(zāi)害的潛在威脅，全面總結(jié)洪澇相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，不僅有洪澇的分布甚至還包括土地使用的規(guī)劃、應(yīng)急規(guī)劃等方面的展示。Meyer，V（2009）在GIS的基礎(chǔ)之上，繪制了一個(gè)多準(zhǔn)則的洪澇風(fēng)險(xiǎn)評估和繪圖方法，展示了洪澇的多重分布，進(jìn)一步緩解了評估洪澇風(fēng)險(xiǎn)的可變性。黃國如等（2019）基于InfoWorksICM構(gòu)建了城市洪澇的仿真模型，分別從致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體、防災(zāi)減災(zāi)能力四個(gè)指標(biāo)出發(fā)，在模型模擬下評估區(qū)域承受洪澇災(zāi)害的能力。蔣雯京等（2019）都通過GIS建立城市洪澇災(zāi)害的模型，重構(gòu)和評估指標(biāo)依靠層次分析法，分別對江西、南寧、浙江三個(gè)省市進(jìn)行洪澇災(zāi)害的評估，研究也證明評估結(jié)果符合各省市的實(shí)際發(fā)生情況，驗(yàn)證了評估系統(tǒng)的科學(xué)性。三、基于遙感影像的城市洪澇災(zāi)害的監(jiān)測研究遙感洪澇災(zāi)害監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)是圖像識別和變化檢測。從數(shù)據(jù)源角度，洪澇遙感監(jiān)測可以分為基于光學(xué)圖像的洪澇提取、基于SAR圖像的洪澇提取、基于光學(xué)圖像和SAR圖像的洪澇提取。基于光學(xué)和SAR圖像的洪澇提取，存在數(shù)據(jù)組合后使用和融合后使用兩種方式。組合使用的方式直接選擇SAR和光學(xué)衛(wèi)星的波段和產(chǎn)品組成新的圖層組，不進(jìn)行其他融合等處理加工。融合后使用的方式是指通過合適的算法將原始圖像進(jìn)行計(jì)算，得到一個(gè)同時(shí)包含多源原始數(shù)據(jù)信息的新結(jié)果，以融合后的新結(jié)果作為數(shù)據(jù)源，或?qū)⒃紨?shù)據(jù)和融合后的數(shù)據(jù)一起作為數(shù)據(jù)源進(jìn)行水體或淹沒區(qū)提取。Li等（2019）提出了一種基于Sentinel-1數(shù)據(jù)的兩步自動變化檢測方法，可以有效提起郊區(qū)開放性水體變化。陳玲艷等（2014）提出自適應(yīng)閾值法，提高SAR圖像水體實(shí)時(shí)檢測的準(zhǔn)確率，并在淮南地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用，結(jié)果表明該方法能快速、有效、準(zhǔn)確地提取大范圍SAR圖像中的水體。孫亞勇等（2019）利用Sentinel-1數(shù)據(jù)進(jìn)行洪澇提取，根據(jù)水體和植被的不同特性，分別構(gòu)建了開放性水體(完全淹沒區(qū))及部分淹沒的植被區(qū)災(zāi)情提取模型，并應(yīng)用于緬甸伊洛瓦底江下游地區(qū)的洪水監(jiān)測，在耕地受災(zāi)面積提取方面取得了較好的結(jié)果。Long等（2014）先利用災(zāi)前、災(zāi)中的波段進(jìn)行差值計(jì)算，然后對差值結(jié)果利用閾值法和決策樹的思想確定兩個(gè)閾值，分別提取完全淹沒區(qū)和農(nóng)田淹沒區(qū)。此外，RGB合成法也是常用的方法之一，基于RGB顏色合成原理，分別將災(zāi)前災(zāi)中的雷達(dá)圖像用作RGB波段，提取顏色異常區(qū)域。該方法的核心是RGB顏色模型，所以對數(shù)據(jù)處理使其適用于RGB模型具有較高要求，且數(shù)據(jù)處理具有主觀性。Wan等（2019）針對SAR圖像，提出結(jié)合自動閾值選擇、像素和對象的分類以及雙向區(qū)域增長方法的一種洪水淹沒區(qū)自動提取方法，對吉林省洪水淹沒區(qū)進(jìn)行提取，該方法結(jié)果要優(yōu)于水體指數(shù)閾值法和傳統(tǒng)像元的提取方法。蔣丹丹（2019）采用面向?qū)ο蟮亩喑叨确指罴夹g(shù)，結(jié)合影像光譜和空間信息，構(gòu)建知識規(guī)則集，實(shí)現(xiàn)水體信息的半自動提取。鐘仕全，莫建飛等人（2016）充分驗(yàn)證了GF-1衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測巖溶洼地洪澇災(zāi)情的有效性，并可細(xì)致描繪巖溶洼地洪澇災(zāi)害淹沒時(shí)間長、受災(zāi)面積小、數(shù)量多、分布廣泛的特點(diǎn)。王景旭，邱士可等人（2021）以強(qiáng)降雨前后的GF-3號SAR影像為數(shù)據(jù)源，采用PIE-Basic軟件對鄭州市市轄區(qū)的水體進(jìn)行提取，通過強(qiáng)降雨前后水體面積變化對鄭州市市轄區(qū)的洪澇災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測.結(jié)果表明，丁店水庫在此次降雨過程中受影響較為嚴(yán)重；鄭州市東部區(qū)域受洪澇災(zāi)害影響較大；GF-3號影像在降雨過程中影像包含豐富信息，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測城市內(nèi)澇中水體淹沒范圍變化。黃詩峰，馬建威（2021）指出，遙感技術(shù)已成為我國防洪減災(zāi)的重要支撐手段。介紹了衛(wèi)星、無人機(jī)、地面站網(wǎng)相結(jié)合的空天地一體化遙感監(jiān)測技術(shù).回顧了遙感技術(shù)在洪澇災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用情況.并對空天地一體化洪澇災(zāi)害監(jiān)測的未來發(fā)展進(jìn)行展望。四、研究述評綜上所述，當(dāng)前有關(guān)城市洪澇災(zāi)害的研究較多，主要集中于城市洪澇災(zāi)害的成因和治理措施方面，這方面的研究大多是實(shí)踐研究，學(xué)者針對案例地點(diǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行了分析。隨著城市洪澇災(zāi)害的不斷發(fā)生，學(xué)者逐漸意識到對城市洪澇災(zāi)害監(jiān)測的重要性，并對這方面的監(jiān)測進(jìn)行了較多的探索，但依然缺少較為有效的監(jiān)測方面，通過進(jìn)一步的研究，不少學(xué)者發(fā)現(xiàn)了遙感影像的監(jiān)測優(yōu)勢，于是加強(qiáng)了基于遙感影像的城市洪澇災(zāi)害的監(jiān)測研究，但這一技術(shù)的利用還處于發(fā)展階段，這方面的研究還在進(jìn)一步增加，總的來說還不是很充分，需要深入和加強(qiáng)。希望本文的研究可以為城市洪澇災(zāi)害的監(jiān)測和治理提供一定的參考指導(dǎo)作用。參考文獻(xiàn)MillyPCD&Dunne，KA.ColoradoRiverflowdwindlesaswarming-drivenlossofreflectivesnowenergizesevaporation，Science，2020，367(6483).pp.12520李夢婕,汪明,史培軍.湖南暴雨洪澇災(zāi)害損失時(shí)空特征及影響因素分析[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2014(4):6.姜仁貴,王思敏,解建倉,等.變化環(huán)境下城市暴雨洪澇災(zāi)害應(yīng)對機(jī)制[J].南水北調(diào)與水利科技,2022(020-001).李超超,程曉陶,申若竹,等.城市化背景下洪澇災(zāi)害新特點(diǎn)及其形成機(jī)理[J].災(zāi)害學(xué),2019,34(2):6.秦波,田卉.城市洪澇災(zāi)害應(yīng)急管理體系建設(shè)研究[J].現(xiàn)代城市研究,2012(1):29-33.李瓊.洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析與評價(jià)方法的研究及改進(jìn)[D].華中科技大學(xué),2012.黃國如,羅海婉,陳文杰,等.廣州東濠涌流域城市洪澇災(zāi)害情景模擬與風(fēng)險(xiǎn)評估[J].水科學(xué)進(jìn)展,2019,30(5):10.蔣雯京,程春梅,張艷蓓,等.基于GIS/AHP集成的浙江省洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估[J].測繪通報(bào),2019(2):6.LiY，MartinisS，WielandM.Urbanfloodmappingwithanactiveself-learningconvolutionalneuralnetworkbasedonTerraSAR-Xintensityandinterferometriccoherence[J].ISPRSJournalofPhotogrammetryandRemoteSensing，2019，152:178.陳玲艷，劉智，張紅.基于水體散射特性的SAR圖像水體檢測[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2014(6):963-969.孫亞勇，高思遠(yuǎn),黃詩峰,等.Sentinel-1SAR數(shù)據(jù)在四川茂縣山體滑坡災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2019,17(2):7.LongS，F(xiàn)atoyinboTE，PolicelliF.FloodextentmappingforNamibiausingchangedetectionandthresholdingwithSAR[J].EnvironmentalResearchLetters，2014，9(3)035002.WanL，LiuM，WangF，etal.AutomaticextractionoffloodinundationareasfromSARimages:acasestudyofJilin，Chinaduringthe2017flooddisaster[J].InternationalJournalofRemoteSensing，2019，40:5050-5077.蔣