洪水災害監(jiān)測

遙感在洪災發(fā)生中后期

的監(jiān)測與預防湘潭大學一、洪水的概念定義

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

洪災一般發(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)。特點地域洪澇災害的主要類型01洪水的大小通常用洪峰流量、洪水歷時及洪量來定義表述，稱為“洪水三要素”。降雨因素降雨特性是成洪的主導原因，暴雨的時空分布對洪水也有重要影響。降雨特性受到兩個氣象要素影響：1、產生空氣上升冷卻的動力因子2、空氣中水汽的含量及補給來源

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

截至7月13日，今年以來全國已有28?。▍^(qū)、市）1508縣遭受洪災，農作物受災面積5460.66千公頃，受災人口6074.67萬人，因災死亡237人、失蹤93人，倒塌房屋14.72萬間，直接經濟損失約1469.80億元。與2000年以來同期均值相比，今年受災人口、死亡人口、倒塌房屋分別偏少6%、49%、55%，受災面積、直接經濟損失分別偏多26%、213%。三、洪澇災害帶來的危害及應對防范洪澇災害發(fā)生的策略01

對于人為因素來說，一方面可以通過制定更為嚴格的運行管理制度，增強法制和監(jiān)管力度；另一方面加大宣傳與法制建設，提高環(huán)保意識和公民素質，大力宣傳生態(tài)環(huán)境的重要性，積極倡導對環(huán)境和河流的保護。對于設施因素來說，可以在洪澇災害頻發(fā)的地區(qū)及時加高加固防護設施，必要時新建防洪工程。洪澇災害發(fā)展階段的應對策略021、推動人工影響天氣能力建設利用人工影響天氣技術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)的天氣以滿足實際需要。2、洪水資源化洪水資源化是指在不成災的情況下，盡量利用水保工程、水庫、攔河閘壩、自然洼地、人工湖泊等蓄水工程攔蓄洪水，以延長洪水在河道、蓄滯洪區(qū)等的滯留時間，改善人類居住環(huán)境，最大可能補充地下水等。三峽大壩洪澇災害演化階段的應對策略03（1）轉化為經濟損失事件降低洪澇災害的經濟損失可以運用工程措施和非工程措施相結合的思路。工程措施包括改善河道的防洪設施、提高城市排水系統(tǒng)的防澇等級、保證山坡的綠化面積等；非工程措施是指充分利用現代信息技術如GIS、GPS和RS等進行洪澇災害風險管理，大大提高洪澇災害風險區(qū)劃的精度，以減少洪澇災害的經濟損失。

（2）轉化為疫情事件重大動物疫情突發(fā)事件的高度不確定性所帶來的風險更為復雜和可怕。在動物疫情突發(fā)時，政府相關部門應及時將疫情風險的內容及可能性等信息有效準確地傳遞給災民等利益相關個體。同時，疫情管理部門應做好災區(qū)的消毒工作，對遇難者尸體或動物尸體及時進行掩埋和處理。

（3）轉化為地質事件為了預防山洪引起的山體滑坡和泥石流等次生災害，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環(huán)境的活動。在坡度較陡或者是滑坡、泥石流多發(fā)的山坡打造抗滑樁，而且要依據山坡的特點設計抗滑樁的具體形式，因地制宜。洪澇災害衍生的應對策略04

對于輿情應對不對的衍生事件，則需要采取恰當的輿情控制策略來避免。救災不力導致民怨高漲，抗震救災過度勞累犧牲的問題，抗洪救災資源不足，可以請求國際援助。災情不是疫區(qū)，對防疫需要理性對待，不能盲目恐慌，否則會因為防疫多度造成二次污染?？梢詫Π仓命c、醫(yī)療點等重點區(qū)域開展消毒工作，對于遇難者遺體的處理，也要在固定地點進行專業(yè)處理。洪災的監(jiān)測主要可分為洪水監(jiān)測和災情監(jiān)測兩方面：

1、借助于流域內氣象臺站，可掌握流域雨情；2、利用沿河道、湖泊布設的水文、水位站，可掌握流域的水情；3、沿堤防工程及重點區(qū)域的巡視可獲得部分工情和災情的信息。4、多平臺、多遙感器的遙感技術從空間上實現對洪水的動態(tài)、宏觀監(jiān)測，尤其能有效地監(jiān)測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，可分析洪水淹沒歷時及水深。四、洪災的監(jiān)測方法表1洪災遙感實時監(jiān)測分析系統(tǒng)基本結構圖1、基于NOAA/AVHRR影像的洪災監(jiān)測我國利用NOAA/AVHRR衛(wèi)星資料對1998年吉林省西部地區(qū)的洪澇災害進行了動態(tài)監(jiān)測，并以農田損失為主對災情進行了評估。氣象衛(wèi)星雖然不能穿透云層觀測，但由于兩顆NOAA衛(wèi)星每天可在不同時間過境四次，可能避開云層，大大提高了無云觀測的可能性，而且利用其熱紅外通道可晝夜監(jiān)測洪澇。氣象衛(wèi)星高時間分辨率、成像范圍大等特征使其成為大范圍洪澇動態(tài)監(jiān)測的重要手段，但還需解決以下問題：（1）消除云影響

（2）提高監(jiān)測精度

（3）洪災參數的快速識別洪災光學遙感監(jiān)測尼伯特臺風NOAA衛(wèi)星影像圖2、基于LandsatTM影像的洪災監(jiān)測高空間分辨率、多波段的TM影像包含了豐富的地面水分狀況和植被長勢信息，其1、2波段對水體有一定的穿透性，有助于探測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對洪水災情的監(jiān)測和分析特別有效。

由于資源衛(wèi)星軌道重復周期長，難以掌握洪災的動態(tài)信息，其不能獲得有關洪災的直接信息，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?？贚andsat8衛(wèi)星影像圖1、基于星載雷達遙感的洪災監(jiān)測我國利用JERS-1監(jiān)測了海河流域；利用ERS-1/2和Radarsat監(jiān)測1998年發(fā)生在長江和嫩江流域的洪災。雷達遙感具有全天候、全天時的數據獲取能力和對一些地物穿透的能力，成為監(jiān)測洪災最為有效的遙感技術之一。但由于SAR成像機理不同于光學遙感，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雷達遙感監(jiān)測高分三號衛(wèi)星洪澤湖影像2、基于機載雷達的洪災監(jiān)測

機載雷達影像獲取的費用高，飛行受天氣的影響大，同時獲取的影像基本上人工處理，費事費力，所以一般在特大洪水應急中才使用。

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

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，分辨率高雷達遙感攜帶合成孔徑雷達等遙感器全天候工作頻率低，穿透性高，分辨率低洪災遙感綜合監(jiān)測系統(tǒng)基于以上分析的各種不同遙感監(jiān)測特性，應對水災建立遙感綜合監(jiān)測評估系統(tǒng)，其中關鍵技術包括：1、重點區(qū)域控制點庫的建立由于洪水常發(fā)區(qū)的地點較為固定，為實現快速反應和多源數據的混合應用，有必要建立區(qū)域控制點圖片庫、控制信息庫。2、多源數據綜合利用多波段的TM影像作為本底情況分析，高時相分辨率的氣象衛(wèi)星和全天候的SAR則有助于實現準實時、洪災過程的動態(tài)監(jiān)測。如何將它們綜合利用，建立模型將遙感信息直接轉化為洪澇災情信息，極為重要。尤其是研究雷達與高分辨率的光學影像這種不同類型數據對相同地物觀測所表現出的響應特征和信息分布規(guī)律，找出它們之間信息內容上的差異和類同性，從而發(fā)現它們之間地物信息表征上的相關關系或函數模型，實行真正意義上的影像融合。

洪災遙感綜合監(jiān)測技術系統(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影像機載、星載SAR多源數據融合、專業(yè)模型綜合分析五、總結與展望

洪澇災害一旦發(fā)生，將會產生嚴重后果。因此，洪澇災害的防范工作尤其重要，一旦發(fā)生洪澇災害，必須在最短的時間內做出正確的應急響應。引發(fā)洪澇的影響因子很多，應通過法制、管理與技術手段，消除或減少可避免的影響因子。但因人類現在的能力有限，總是存在人類無法