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            公司新聞

            遙感技術在洪澇災害方面的應用

            2022-08-30 610


            洪澇災害,是人類生存發展最為嚴重的威脅之一。當洪水發生時,其速度快、頻率高、影響范圍大、容易發生衍生災害,淹沒農田,淹沒居民區等區域,洪澇災害危害著人民的生命安全及財產安全。根據統計,全球每年因為洪澇災害造成的傷亡人數超過全球因為自然災害傷亡人數的65%,造成的經濟財產損失超過所有因自然傷害造成損失的30%。如何精準、快速、高效的提取洪澇災害淹沒區域在遙感中有重大意義。

             

            我國發生洪澇災害的原因分為自然原因與社會原因,從自然原因來看我國氣候異常,降雨集中且量大(尤其是北方地區),年際變化和季節變化大,一般年份雨季集中在七八月份。洪水只有發生在人類活動區域時才能成災。受洪水威脅最大的地區往往是江河中下游地區,而中下游地區因其水源豐富、土地平坦又常常是經濟發達地區,經濟越發達的地區,人口密度往往較大。這就是社會原因。

             

            由于城市的“雨島效應”(雨島效應是指:城市溫度高,上升氣流多,雨水多),城市的降雨比農村地區高5%~10%左右。且在城市中地表覆蓋多是隔水層、硬地面,不透水。雨水多了之后排不掉。雖然是有下水道,但是,國外的下水道可以跑汽車,而我們的下水道只能藏老鼠,地上21世紀,地下上世紀50年代。城市建設重地上,輕地下。但我國也在積極的解決這些問題。

             

            傳統的洪澇災害檢測主要是通過大量部署氣象、水文檢測設施設備,獲取降雨、水位等氣象、水文觀測資料。運行維護難度大、成本高,且不能客觀、全面反應洪澇災害發生情況。

             



            圖1 氣象、水文監測設備

             

             

            隨著3S技術的發展,給洪澇災害觀測提供了新的技術手段,通過引入衛星遙感、無人機航拍、雷達、激光等新技術,與傳統的地面站觀測資料融合、形成空天地一體化智能感知體系,全面、及時掌握洪澇災害發生的過程、客觀統計災害損失情況。利用無人機進行水利信息監測、采集可以大大提高對雨情、水情、災情信息采集的準確性及傳輸的時效性。對于其蔓延趨勢做出及時預測,對于定制防洪抗災調度方案具有重要意義。

             

            2020年6月21日開始,湖南省出現入汛以來最大強降雨,在暴雨仍在持續的情況下,湖南省水利廳相關技術人員啟動無人機航拍和高分衛星資料融合開展暴雨洪澇災情檢測評估工作。以高分遙感衛星獲取洪澇災害區域受災區域受災體的基礎數據,以無人機遙感數據作為洪澇災情的數據,充分利用了二者的優勢,有效的評估了洪澇災害的情況,為后續救災相關工作提供客觀的依據。將得到的航攝數據進行解譯,得到水體的分布,最終與GIS地理信息技術相結合,疊加土地利用率數據,進而可以得到洪澇災害受災區域(如圖2-4)。

             



            圖2 洪江市下坪村航攝影像圖

             

             


            圖3 水體提取效果圖

             

             


            圖4 疊加土地利用率

             

             

            此外,無人機獲取的遙感影像可以用于判斷受災區域,可能發生滑坡、泥石流的區域,給路徑分析加入障礙因素,從而為救援人員指定出合理的救援路徑。

             

            將檢測到的遙感數據與GIS技術結合,借助大數據人工智能圖像識別技術和機器學習算法,可以研發出短時臨近預警預報系統,其功能包含強對流單體識別、跟蹤等。如某公司研發的短時臨近預報系統通過比較預估數據與真實數據,可以看出準確度還是比較高的(如圖5-6)。

             



            圖5 湖南省2020年5月15日01-02時實況降水量

             

             


            圖6 湖南省2020年5月15日01-02時起報的定量估測降水

             

             

            同時,該系統中GIS技術也有體現,將預警數據與各區域的行政邊界相結合,有降水預報的功能(如圖7)。

             



            圖7 強降水預警具體到鄉鎮街道

             

             

            通過對多種遙感數據進行處理,利用氣象衛星豐富的觀測信息,可以對災區受災情況做為具體準確的分析,為天氣分析、環境監測、氣候監測、資源評估和災害預警等提供重要支撐。

             

            7月以來,江西省多次遭受暴雨或大暴雨襲擊,降雨總量達到常年3倍以上,鄱陽湖東岸的鄱陽縣陷入了洪澤之中,流經鄱陽縣的昌江,水位猛漲,突破1998年歷史極值。相關部門對此迅速做出響應,獲取了7月14日和災前6月17日Planet光學影像(3m分辨率),從影像可以看出,昌江兩條河中陸地區域已幾乎全部被淹沒,支流水位上漲(如圖8)。

             



            圖8 鄱陽湖地區受災前后影像對比

             

             

            將得到的受災前后的遙感影像使用分類算法進行解譯,得到各種地物類別(如圖9),對災后重建、保險評估作為強有力的數據支撐。

             



            圖9 鄱陽湖地區受災前后地物類型的變化

             

             

             

             

            圖片來自于網絡

             

            參考文章:

            [1]許小華, 黃萍, 黃詩峰,等. 鄱陽湖洪澇災害衛星雷達遙感應急監測應用[J]. 中國防汛抗旱, 2021,31(4):5.

            [2]湖南省水利廳全力迎戰入汛以來最強降雨過程.中國水利網站

            [3]《科普 | 我國多地遭受洪澇災害,遙感技術能做些什么》.中山大學測繪科學與技術學院


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