洪水灾害监测

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1、 遥感在洪灾发生中后期的监测与预防湘潭大学 一 、 洪 水 的 概 念定 义 洪 水 是 指 在 江 河 断 面 发 生 的 历 时 较短 、 流 量 较 大 、 水 位 陡 涨 陡 落 的 一 种水 流 运 动 ， 它 往 往 来 势 凶 猛 ， 具 有 很强 的 破 坏 力 ， 一 旦 江 河 堤 坝 漫 溢 或 溃决 ， 便 会 造 成 洪 灾 。 洪 灾 具 有 范 围 广 、 频 度 高 、 突 发性 强 、 损 失 大 等 特 点 。 洪 灾 一 般 发 生 在 河 流 的 中 下 游 、 湖泊 、 沿 海 地 区 以 及 东 部 平 原 地 区 。特 点地 域 洪 涝 灾 害 的

2、 主 要 类 型 01 洪水的大小通常用洪峰流量、洪水历时及洪量来定义表述，称为“ 洪水三要素” 。 降 雨 因 素 降 雨 特 性 是 成 洪 的 主 导 原 因 ， 暴 雨 的 时 空分 布 对 洪 水 也 有 重 要 影 响 。 降 雨 特 性 受 到 两 个气 象 要 素 影 响 ： 1、 产 生 空 气 上 升 冷 却 的 动 力 因 子 2、 空 气 中 水 汽 的 含 量 及 补 给 来 源 下 垫 面 因素 下 垫 面 因 素 包 括 地 质 、 地 貌 、 植 被 、 土 壤水 分 、 湖 泊 、 流 域 面 积 及 人 类 活 动 。二 、 影 响 洪 水 的 因 素 截

3、至 7月 13日 ， 今 年以 来 全 国 已 有 28省 （ 区 、市 ） 1508县 遭 受 洪 灾 ， 农作 物 受 灾 面 积 5460.66千公 顷 ， 受 灾 人 口 6074.67万 人 ， 因 灾 死 亡 237人 、失 踪 93人 ， 倒 塌 房 屋14.72万 间 ， 直 接 经 济 损 失约 1469.80亿 元 。 与 2000年 以 来 同 期 均 值 相 比 ， 今年 受 灾 人 口 、 死 亡 人 口 、倒 塌 房 屋 分 别 偏 少 6%、49%、 55%， 受 灾 面 积 、直 接 经 济 损 失 分 别 偏 多 26%、 213%。 三 、 洪 涝 灾 害

4、带 来 的 危 害 及 应 对 防 范 洪 涝 灾 害 发 生 的策 略01 对 于 人 为 因 素 来 说 ， 一 方 面 可 以 通 过制 定 更 为 严 格 的 运 行 管 理 制 度 ， 增 强 法 制和 监 管 力 度 ； 另 一 方 面 加 大 宣 传 与 法 制 建设 ， 提 高 环 保 意 识 和 公 民 素 质 ， 大 力 宣 传生 态 环 境 的 重 要 性 ， 积 极 倡 导 对 环 境 和 河流 的 保 护 。 对 于 设 施 因 素 来 说 ， 可 以 在 洪 涝 灾 害频 发 的 地 区 及 时 加 高 加 固 防 护 设 施 ， 必 要时 新 建 防 洪 工 程

5、。 洪 涝 灾 害 发 展 阶 段 的应 对 策 略021、 推 动 人 工 影 响 天 气 能 力 建 设 利 用 人 工 影 响 天 气 技 术 不 仅 可 以 增 加局 部 地 区 的 降 水 ， 还 可 以 用 于 抑 制 云 和 降水 的 发 展 或 减 少 目 标 区 降 水 ， 改 变 降 水 分布 ， 从 而 改 善 特 定 地 区 的 天 气 以 满 足 实 际需 要 。2、 洪 水 资 源 化 洪 水 资 源 化 是 指 在 不 成 灾 的 情 况 下 ，尽 量 利 用 水 保 工 程 、 水 库 、 拦 河 闸 坝 、 自然 洼 地 、 人 工 湖 泊 等 蓄 水 工 程

6、 拦 蓄 洪 水 ，以 延 长 洪 水 在 河 道 、 蓄 滞 洪 区 等 的 滞 留 时间 ， 改 善 人 类 居 住 环 境 ， 最 大 可 能 补 充 地下 水 等 。 三 峡 大 坝 洪 涝 灾 害 演 化 阶 段 的应 对 策 略03 （ 1） 转 化 为 经 济 损 失 事 件 降 低 洪 涝 灾 害 的 经 济 损 失 可 以 运 用 工 程措 施 和 非 工 程 措 施 相 结 合 的 思 路 。 工 程 措 施包 括 改 善 河 道 的 防 洪 设 施 、 提 高 城 市 排 水 系统 的 防 涝 等 级 、 保 证 山 坡 的 绿 化 面 积 等 ； 非工 程 措 施 是

7、指 充 分 利 用 现 代 信 息 技 术 如 GIS、 GPS和 RS等 进 行 洪 涝 灾 害 风 险 管 理 ， 大 大提 高 洪 涝 灾 害 风 险 区 划 的 精 度 ， 以 减 少 洪 涝灾 害 的 经 济 损 失 。 （ 2） 转 化 为 疫 情 事 件 重 大 动 物 疫 情 突 发 事 件 的 高 度 不 确 定性 所 带 来 的 风 险 更 为 复 杂 和 可 怕 。 在 动 物疫 情 突 发 时 ， 政 府 相 关 部 门 应 及 时 将 疫 情风 险 的 内 容 及 可 能 性 等 信 息 有 效 准 确 地 传递 给 灾 民 等 利 益 相 关 个 体 。 同 时 ，

8、 疫 情 管理 部 门 应 做 好 灾 区 的 消 毒 工 作 ， 对 遇 难 者尸 体 或 动 物 尸 体 及 时 进 行 掩 埋 和 处 理 。 （ 3） 转 化 为 地 质 事 件 为 了 预 防 山 洪 引 起 的 山 体 滑 坡 和 泥 石 流 等次 生 灾 害 ， 首 先 要 保 障 山 坡 的 植 被 覆 盖 率 ， 禁止 不 规 范 采 掘 矿 石 资 源 以 及 其 他 破 坏 土 质 环 境的 活 动 。 在 坡 度 较 陡 或 者 是 滑 坡 、 泥 石 流 多 发的 山 坡 打 造 抗 滑 桩 ， 而 且 要 依 据 山 坡 的 特 点 设计 抗 滑 桩 的 具 体 形

9、 式 ， 因 地 制 宜 。 洪 涝 灾 害 衍 生 的 应 对策 略04 对 于 舆 情 应 对 不 对 的 衍 生 事 件 ， 则 需 要 采取 恰 当 的 舆 情 控 制 策 略 来 避 免 。 救 灾 不 力 导 致民 怨 高 涨 ， 抗 震 救 灾 过 度 劳 累 牺 牲 的 问 题 ， 抗洪 救 灾 资 源 不 足 ， 可 以 请 求 国 际 援 助 。 灾 情 不 是 疫 区 ， 对 防 疫 需 要 理 性 对 待 ， 不能 盲 目 恐 慌 ， 否 则 会 因 为 防 疫 多 度 造 成 二 次 污染 。 可 以 对 安 置 点 、 医 疗 点 等 重 点 区 域 开 展 消毒

10、工 作 ， 对 于 遇 难 者 遗 体 的 处 理 ， 也 要 在 固 定地 点 进 行 专 业 处 理 。 洪 灾 的 监 测 主 要 可 分 为 洪 水 监 测 和 灾 情 监 测 两 方面 ： 1、 借 助 于 流 域 内 气 象 台 站 ， 可 掌 握 流 域 雨 情 ； 2、利 用 沿 河 道 、 湖 泊 布 设 的 水 文 、 水 位 站 ， 可 掌 握 流 域 的水 情 ； 3、 沿 堤 防 工 程 及 重 点 区 域 的 巡 视 可 获 得 部 分 工情 和 灾 情 的 信 息 。 4、 多 平 台 、 多 遥 感 器 的 遥 感 技 术 从空 间 上 实 现 对 洪 水 的

11、动 态 、 宏 观 监 测 ， 尤 其 能 有 效 地 监测 洪 水 淹 没 范 围 及 淹 没 区 的 土 地 利 用 状 况 、 重 要 工 程 的破 坏 等 ； 5、 通 过 遥 感 信 息 反 演 技 术 ， 可 分 析 洪 水 淹 没历 时 及 水 深 。四 、 洪 灾 的 监 测 方 法 表 1 洪 灾 遥 感 实 时 监 测 分 析 系 统基 本 结 构 图 1、 基 于 NOAA/AVHRR影 像 的 洪 灾 监 测 我 国 利 用 NOAA/AVHRR卫 星 资 料 对 1998年 吉 林 省 西 部 地 区 的洪 涝 灾 害 进 行 了 动 态 监 测 ， 并 以 农 田

12、损 失 为 主 对 灾 情 进 行 了 评估 。 气 象 卫 星 虽 然 不 能 穿 透 云 层 观 测 ， 但 由 于 两 颗 NOAA卫 星 每天 可 在 不 同 时 间 过 境 四 次 ， 可 能 避 开 云 层 ， 大 大 提 高 了 无 云 观测 的 可 能 性 ， 而 且 利 用 其 热 红 外 通 道 可 昼 夜 监 测 洪 涝 。 气 象 卫 星 高 时 间 分 辨 率 、 成 像 范 围 大 等 特 征 使 其 成 为 大 范围 洪 涝 动 态 监 测 的 重 要 手 段 ， 但 还 需 解 决 以 下 问 题 ： （ 1） 消 除 云 影 响 （ 2） 提 高 监 测 精

13、度 （ 3） 洪 灾 参 数 的 快 速 识 别 洪 灾 光 学 遥 感监 测 尼 伯 特 台 风 NOAA卫 星影 像 图 2、 基 于 Landsat TM影 像 的 洪 灾 监 测 高 空 间 分 辨 率 、 多 波 段 的 TM影 像 包 含 了 丰 富 的 地面 水 分 状 况 和 植 被 长 势 信 息 ， 其 1、 2波 段 对 水 体 有 一定 的 穿 透 性 ， 有 助 于 探 测 水 层 深 浅 和 划 分 浑 浊 的 洪 水与 清 澈 的 自 然 水 体 ； 而 位 于 中 红 外 的 第 5、 7波 段 ， 反映 水 体 和 水 陆 边 界 特 别 敏 感 。 因 此

14、TM对 洪 水 灾 情 的 监测 和 分 析 特 别 有 效 。 由 于 资 源 卫 星 轨 道 重 复 周 期 长 ， 难 以 掌 握 洪 灾 的动 态 信 息 ， 其 不 能 获 得 有 关 洪 灾 的 直 接 信 息 ， 加 上 TM无 微 波 通 道 ， 不 能 穿 透 云 雨 ， 在 雨 季 很 难 得 到 清 晰 可 用 的 影 像 。 珠 江 入 海 口 Landsat8卫 星影 像 图 1、 基 于 星 载 雷 达 遥 感 的 洪 灾 监 测 我 国 利 用 JERS-1监 测 了 海 河 流 域 ； 利 用 ERS-1/2和Radarsat监 测 1998年 发 生 在 长

15、江 和 嫩 江 流 域 的 洪 灾 。 雷 达 遥 感 具 有 全 天 候 、 全 天 时 的 数 据 获 取 能 力 和 对 一 些地 物 穿 透 的 能 力 ， 成 为 监 测 洪 灾 最 为 有 效 的 遥 感 技 术 之一 。 但 由 于 SAR成 像 机 理 不 同 于 光 学 遥 感 ， SAR影 像 的 处 理和 专 题 信 息 提 取 等 方 面 还 有 问 题 解 决 ： （ 1） 影 像 预 处 理 （ 2） 地 形 影 响 之 消 除 （ 3） 水 体 专 题 信 息 提 取 的 智 能 化洪 灾 雷 达 遥 感 监 测 高 分 三 号 卫 星 洪 泽 湖 影 像 2、

16、基 于 机 载 雷 达 的 洪 灾 监 测 机 载 雷 达 影 像 获 取 的 费 用 高 ， 飞 行 受 天 气 的 影 响 大 ， 同 时 获取 的 影 像 基 本 上 人 工 处 理 ， 费 事 费 力 ， 所 以 一 般 在 特 大 洪 水 应 急中 才 使 用 。 （ 1） 几 何 校 正 与 影 像 镶 嵌 飞 机 在 较 恶 劣 的 条 件 下 作 业 ， 不 易 保 持 高 稳 定 性 ， 同 时 摄 像地 区 的 地 形 起 伏 等 因 素 ， 都 导 致 图 像 的 几 何 畸 变 加 剧 。 同 时 机 载SAR影 像 分 辨 率 较 高 ， 洪 水 期 间 难 以 选

17、取 合 适 的 控 制 点 ， 为 影 像几 何 校 正 与 镶 嵌 造 成 困 难 。 此 外 获 取 的 影 像 经 扫 描 转 换 为 数 字 影像 等 ， 又 产 生 误 差 。 （ 2） 半 自 动 化 目 标 提 取 分 辨 率 高 的 影 像 提 供 了 丰 富 的 地 面 信 息 ， 为 洪 灾 造 成 的 损 失的 直 接 判 读 提 供 基 础 ， 但 急 需 从 人 工 目 视 解 译 中 解 放 出 来 ， 通 过人 机 交 换 实 现 半 自 动 化 目 标 的 提 取 。 遥感卫星对比表遥 感 器 种 类 最 大 优 点 电 磁 波 频 率光 学 遥 感 携 带 可

18、 见 光 、红 外 和 多 光 谱等 遥 感 器 分 辨 率 高 频 率 高 ， 穿透 性 差 ， 分辨 率 高雷 达 遥 感 携 带 合 成 孔 径雷 达 等 遥 感 器 全 天 候 工 作 频 率 低 ， 穿透 性 高 ， 分辨 率 低 洪灾遥感综合监测系统 基 于 以 上 分 析 的 各 种 不 同 遥 感 监 测 特 性 ， 应 对 水 灾 建 立 遥 感 综 合 监 测评 估 系 统 ， 其 中 关 键 技 术 包 括 ：1、 重 点 区 域 控 制 点 库 的 建 立 由 于 洪 水 常 发 区 的 地 点 较 为 固 定 ， 为 实 现 快 速 反 应 和 多 源 数 据 的 混

19、 合应 用 ， 有 必 要 建 立 区 域 控 制 点 图 片 库 、 控 制 信 息 库 。2、 多 源 数 据 综 合 利 用 多 波 段 的 TM影 像 作 为 本 底 情 况 分 析 ， 高 时 相 分 辨 率 的 气 象 卫 星 和 全 天候 的 SAR则 有 助 于 实 现 准 实 时 、 洪 灾 过 程 的 动 态 监 测 。 如 何 将 它 们 综 合 利用 ， 建 立 模 型 将 遥 感 信 息 直 接 转 化 为 洪 涝 灾 情 信 息 ， 极 为 重 要 。 尤 其 是 研 究 雷 达 与 高 分 辨 率 的 光 学 影 像 这 种 不 同 类 型 数 据 对 相 同 地

20、 物 观 测 所 表 现 出的 响 应 特 征 和 信 息 分 布 规 律 ， 找 出 它 们 之 间 信 息 内 容 上 的 差 异 和 类 同 性 ，从 而 发 现 它 们 之 间 地 物 信 息 表 征 上 的 相 关 关 系 或 函 数 模 型 ， 实 行 真 正 意 义上 的 影 像 融 合 。 洪 灾 遥 感 综 合 监 测 技 术 系 统一 般 洪水 NOAA影 像 快 速 处 理 、 淹 没 范 围面 积大 洪 水 TM、 SAR影 像 专 题 信 息 提 取 、 图 像处 理 与 水 体 提 取 、 淹没 区 域 情 况特 大 洪水 NOAA、 TM、SPOT影 像机 载 、

21、 星 载 SAR 多 源 数 据 融 合 、 专 业模 型 综 合 分 析 五、总结与展望n 洪 涝 灾 害 一 旦 发 生 ， 将 会 产 生 严 重 后 果 。因 此 ， 洪 涝 灾 害 的 防 范 工 作 尤 其 重 要 ， 一 旦 发生 洪 涝 灾 害 ， 必 须 在 最 短 的 时 间 内 做 出 正 确 的应 急 响 应 。 引 发 洪 涝 的 影 响 因 子 很 多 ， 应 通 过法 制 、 管 理 与 技 术 手 段 ， 消 除 或 减 少 可 避 免 的影 响 因 子 。 但 因 人 类 现 在 的 能 力 有 限 ， 总 是 存在 人 类 无 法 控 制 的 风 险 ， 因

22、 此 ， 现 阶 段 人 类 还无 法 完 全 阻 止 洪 涝 的 发 生 。n 遥 感 洪 水 监 测 可 以 为 灾 后 评 估 提 供 最 基 本而 必 需 的 评 估 数 据 ， 土 地 利 用 类 型 分 布 ， 洪 水淹 没 水 深 、 历 时 和 范 围 等 空 间 分 布 数 据 是 遥 感 洪 灾 监 测 和 评 估 的 重 要 部 分 ， 而 GPS和 GIS技术 的 发 展 更 为 洪 灾 的 监 测 提 供 了 准 确 的 定 位 资料 和 丰 富 的 下 垫 面 背 景 信 息 ， 在 洪 灾 监 测 与 评估 中 起 举 足 轻 重 的 作 用 ， 所 以 综 合 利 用 3S技术 是 洪 灾 动 态 监 测 发 展 的 方 向 。 谢谢大家