公司新闻
公司新闻

公司新闻

遥感技术在洪涝灾害方面的应用

2022-08-30 850


洪涝灾害,是人类生存发展最为严重的威胁之一。当洪水发生时,其速度快、频率高、影响范围大、容易发生衍生灾害,淹没农田,淹没居民区等区域,洪涝灾害危害着人民的生命安全及财产安全。根据统计,全球每年因为洪涝灾害造成的伤亡人数超过全球因为自然灾害伤亡人数的65%,造成的经济财产损失超过所有因自然伤害造成损失的30%。如何精准、快速、高效的提取洪涝灾害淹没区域在遥感中有重大意义。

 

我国发生洪涝灾害的原因分为自然原因与社会原因,从自然原因来看我国气候异常,降雨集中且量大(尤其是北方地区),年际变化和季节变化大,一般年份雨季集中在七八月份。洪水只有发生在人类活动区域时才能成灾。受洪水威胁最大的地区往往是江河中下游地区,而中下游地区因其水源丰富、土地平坦又常常是经济发达地区,经济越发达的地区,人口密度往往较大。这就是社会原因。

 

由于城市的“雨岛效应”(雨岛效应是指:城市温度高,上升气流多,雨水多),城市的降雨比农村地区高5%~10%左右。且在城市中地表覆盖多是隔水层、硬地面,不透水。雨水多了之后排不掉。虽然是有下水道,但是,国外的下水道可以跑汽车,而我们的下水道只能藏老鼠,地上21世纪,地下上世纪50年代。城市建设重地上,轻地下。但我国也在积极的解决这些问题。

 

传统的洪涝灾害检测主要是通过大量部署气象、水文检测设施设备,获取降雨、水位等气象、水文观测资料。运行维护难度大、成本高,且不能客观、全面反应洪涝灾害发生情况。

 



图1 气象、水文监测设备

 

 

随着3S技术的发展,给洪涝灾害观测提供了新的技术手段,通过引入卫星遥感、无人机航拍、雷达、激光等新技术,与传统的地面站观测资料融合、形成空天地一体化智能感知体系,全面、及时掌握洪涝灾害发生的过程、客观统计灾害损失情况。利用无人机进行水利信息监测、采集可以大大提高对雨情、水情、灾情信息采集的准确性及传输的时效性。对于其蔓延趋势做出及时预测,对于定制防洪抗灾调度方案具有重要意义。

 

2020年6月21日开始,湖南省出现入汛以来最大强降雨,在暴雨仍在持续的情况下,湖南省水利厅相关技术人员启动无人机航拍和高分卫星资料融合开展暴雨洪涝灾情检测评估工作。以高分遥感卫星获取洪涝灾害区域受灾区域受灾体的基础数据,以无人机遥感数据作为洪涝灾情的数据,充分利用了二者的优势,有效的评估了洪涝灾害的情况,为后续救灾相关工作提供客观的依据。将得到的航摄数据进行解译,得到水体的分布,最终与GIS地理信息技术相结合,叠加土地利用率数据,进而可以得到洪涝灾害受灾区域(如图2-4)。

 



图2 洪江市下坪村航摄影像图

 

 


图3 水体提取效果图

 

 


图4 叠加土地利用率

 

 

此外,无人机获取的遥感影像可以用于判断受灾区域,可能发生滑坡、泥石流的区域,给路径分析加入障碍因素,从而为救援人员指定出合理的救援路径。

 

将检测到的遥感数据与GIS技术结合,借助大数据人工智能图像识别技术和机器学习算法,可以研发出短时临近预警预报系统,其功能包含强对流单体识别、跟踪等。如某公司研发的短时临近预报系统通过比较预估数据与真实数据,可以看出准确度还是比较高的(如图5-6)。

 



图5 湖南省2020年5月15日01-02时实况降水量

 

 


图6 湖南省2020年5月15日01-02时起报的定量估测降水

 

 

同时,该系统中GIS技术也有体现,将预警数据与各区域的行政边界相结合,有降水预报的功能(如图7)。

 



图7 强降水预警具体到乡镇街道

 

 

通过对多种遥感数据进行处理,利用气象卫星丰富的观测信息,可以对灾区受灾情况做为具体准确的分析,为天气分析、环境监测、气候监测、资源评估和灾害预警等提供重要支撑。

 

7月以来,江西省多次遭受暴雨或大暴雨袭击,降雨总量达到常年3倍以上,鄱阳湖东岸的鄱阳县陷入了洪泽之中,流经鄱阳县的昌江,水位猛涨,突破1998年历史极值。相关部门对此迅速做出响应,获取了7月14日和灾前6月17日Planet光学影像(3m分辨率),从影像可以看出,昌江两条河中陆地区域已几乎全部被淹没,支流水位上涨(如图8)。

 



图8 鄱阳湖地区受灾前后影像对比

 

 

将得到的受灾前后的遥感影像使用分类算法进行解译,得到各种地物类别(如图9),对灾后重建、保险评估作为强有力的数据支撑。

 



图9 鄱阳湖地区受灾前后地物类型的变化

 

 

 

 

图片来自于网络

 

参考文章:

[1]许小华, 黄萍, 黄诗峰,等. 鄱阳湖洪涝灾害卫星雷达遥感应急监测应用[J]. 中国防汛抗旱, 2021,31(4):5.

[2]湖南省水利厅全力迎战入汛以来最强降雨过程.中国水利网站

[3]《科普 | 我国多地遭受洪涝灾害,遥感技术能做些什么》.中山大学测绘科学与技术学院