灾害遥感.ppt

灾害遥感 前言 我国是一个自然灾害种类繁多 发生频繁 危害严重的国家 特别是近年来由于生态环境一度恶化 灾害问题愈演愈烈 灾害问题已经严重地威胁着人民的生命财产安全 阻碍了社会经济可持续发展 于是如何准确预报灾害来临 实时监控灾情发展 为灾害的防控提供强有力的支持 成为亟待解决的重大问题 遥感技术在灾害调查中的优势及作用 可快速进行大范围 立体性的灾害监测获取的信息量大 效率高适应性强动态监测 遥感技术在灾害防治过程中的作用 动态监测与指挥救灾灾情评估防治规划防治规划实施情况监督 原来不是白就是黑只不过是天真的以为要醉得清醒要无辜的犯罪现实的世界只有灰坚强得太久好疲惫想抱爱的人沉沉的睡卷来的风暴凶猛里有种美死了心痛就没感觉灰色空间我是谁记不得幸福是什么滋味无路可退你是谁怎么为我流泪梦见发着光的草原一身伤回到很久以前我选择不恨带着平静走远醒来后夜还是长夜灰色空间我是谁记不得幸福是什么滋味无路可退你是谁怎么为我流泪紧抱着我流泪 洪涝灾害是指因气象等原因使水位异常升高 冲破堤岸 淹没田地 房屋 淹死人畜并引发疾病等自然灾害现象 灾害简介 原来不是白就是黑只不过是天真的以为要醉得清醒要无辜的犯罪现实的世界只有灰坚强得太久好疲惫想抱爱的人沉沉的睡卷来的风暴凶猛里有种美死了心痛就没感觉灰色空间我是谁记不得幸福是什么滋味无路可退你是谁怎么为我流泪梦见发着光的草原一身伤回到很久以前我选择不恨带着平静走远醒来后夜还是长夜灰色空间我是谁记不得幸福是什么滋味无路可退你是谁怎么为我流泪紧抱着我流泪 我国地处东亚 季风气候明显 年际间季风的不稳定性造成降水时空分布不均 使得我国成为世界上自然灾害种类最多 活动最频繁 危害最严重的国家之一 据国家民政部门统计 近十年来中国大陆平均每年因洪涝灾害造成的粮食损失约200亿公斤 经济损失近2000亿元 约占国民经济生产总值的3 6 分析表明20世纪后50年各年代全国受涝面积和成灾面积呈上升趋势 洪涝 漫溢型洪灾 溃决型洪灾 内涝型洪灾 蓄洪型洪灾 风暴潮 海啸型洪灾 山洪型洪灾 为了对洪涝灾害的面积作出合理的估计 很重要的一步就是要对水体进行识别 从遥感影像上快速提取水体覆盖范围 1 天然水体对0 4 2 5 m电磁波的吸收明显高于绝大多数其它地物 2 在可见光波段 水体的反射率随泥沙含量的增强而增强 但反射曲线基本相似 遥感与灾害 涝灾害的发生一般具有突发性特点 要进行洪涝灾害的预报预警 救灾和安排灾后的重建需要对洪涝灾害相关信息进行及时 准确 可靠的采集和反馈 基于遥感监测多周期 多时相动态监测特点 现今已经有许多国家采取了遥感监测洪涝灾害的工程 并且日益健全和完善 早在20世纪70年代中期美国即率先于一些地区开展了环境卫星在灾害方面的应用研 Landsat 1MSS 80年代美国 加拿大等国的洪灾遥感监测就进入了实用阶段 我国应用遥感对洪涝灾害的监测起步与国外起步时间大致相同 但是发展得相对缓慢 目前用于洪水监测的遥感资料主要有美国的陆地资源卫星LandsatTM与ETM 法国的资源卫星SPOT 美国的极轨气象业务卫星NOAA AVHRR资料 中国的极轨气象卫星FY 1 FY 2 美国的对地观测系统卫星EOS MODIS以及加拿大的雷达卫星RadarsatSAR等 在实际应用中也各有特点 a 气像卫星和中分辨率卫星用于宏观动态监测b 星载 机载雷达用于现势水体监测c 可见光高分辨率卫星用于高精度的灾情监测与损失评估 TM ETM 和SPOT影像波段多 分辨率适中 TM地面分辨率为30m ETM 的全色波段为15m SPOT 5的多光谱波段为10m 全色波段可达2 5m或5m 可有效地获取地面覆被信息和洪水信息 是洪水淹没损失估算 模拟分析 洪水线性回归分析的有效资料 适合中等范围的洪水监测 但这些遥感资料的时间分辨率都较低 Landsat为16d SPOT为26d 扫描宽度较小 TM和ETM 为185km SPOT为60km 且数据非免费接收 时效性差 较难获得大范围的同步监测资料 合成孔径雷达 SAR 具有全天时和全天候对地观测优势 其空间分辨率高 可达到10m 甚至3m 所以星载SAR技术受到了空问遥感界的高度重视 但该遥感数据获取成本较高 灾时性较差 只适合在地形复杂 范围不太大的特大洪水灾害情况下使用 NOAA AVHRR 每日可4次获得图像 和FY 1卫星 每日每颗星可过境2次 具有重访周期短 时间分辨率高的优点 适合进行洪水灾害的宏观动态监测 但因其空间分辨率较低 为1 1km 所以像元所反映的信息具有较大的地类混合和邻域效应 混合像元 很难提供洪水灾情的准确数据 E0S M0DIS卫星具有波段多 36个 空间分辨率适中 有2个波段是250m 5个是500m 其余29个波段是1000m 时间分辨率高 在双星运行时可达0 5d 扫描宽度大 2230km 并且可免费接受等突出特点 广泛应用于大范围洪水实时动态监测 我国2008年5月27日成功发射的风云三号A星 FY 3A 极轨气象卫星携带的中分辨率成像光谱仪 MERSI 的5个250m分辨率通道 该星装载有11台高性能的有效载荷探测仪器 可实现全球 全天候 多光谱 三维 定量遥感功能 在洪水监测中将发挥更大的作用 水体遥感监测模型 以MODIS为例介绍 第一 单波段法 主要选取遥感影像中的近红外波段 如MODISCH1 CH5 CH6 并辅以阈值来提取水体 第二 多波段法 1 多波段组合CH6 2 1 CH7 2 1 遥感应用原理 2 差值模型差值植被指数 DVI CH2 CH1 同时满足以下条件CH1 AI CH2 AZ DVI A3A1 A2 A3为反照率阈值 3 比值模型比值植被指数 RVI CH2 CH1 100 同时满足CH1 A1 CH2 A2 RV1 NN为相应阈值 4 归一化植被指数模型归一化植被指数 NDVI CH2 CH1 CH2 CH1 x100同时满足CH1 A1 CH2 A2 NDVI NN为相应阈值第三 水体指数法 1 归一化差异水体指数NDWI Green NIR Green NIR 对于MODSI通道 NDWI定义如下 NDWI CH4 CH2 CH4 CH2 2 改进的归一化差异水体指数模型MNDWI Green MIR Green MIR MODIS MNDWI CH4 CH6 CH4 CH6 3 混合水体指数模型CIWICIWI主要由MODIS的第七波段和NDVI的组合模型 有效解决了水体 植被和城镇等信息的分离 CIWI NDVI NIR C其中 c为常数 遥感技术的发展 为洪涝灾害的大面积 客观 实时监测与预测等提供了新的手段 在GIS技术支持下 可实现对遥感获取的灾情信息与地面实况信息的有机结合 进行各种空间分析与专题分析 为有关部门尽快了解灾情 制定救灾方案以及灾后规划等提供重要的决策支持 与GIS结合制作的洪灾三级运行模式 遥感信息源选取陆地卫星TM数据 SPOT卫星数据作为背景图像 以气象卫星NOAA 14 AVHRR数据为主要信息源 每天接受两次 天气条件恶劣时 利用雷达卫星SAR数据 对灾情严重地区 利用机载SAR数据进行监测与详细评估 背景数据库的内容主要包括两个方面 一是自然数据 包括地形图 气象条件 大气环境 坡度 土壤 地表物质组成 河流网络和湖泊的分布及其特性 二是社会经济方面的数据 包括人口分布 产业布局 经济发展状况等 建立洪涝灾害背景数据库 一般在灾前进行 强调的是数据的准确性和可靠性 因此对于遥感数据的空间分辨率和光谱分辨率要求高 而对于时间分辨率的要求相对灾中的灾情监测要低一些 常用的遥感数据包括美国的LANDSAT TM SPOT HRV 中国国土资源卫星数据 NOAA AVHRR和中国的风云气象卫星 以及目前正在成为遥感热点的合成孔径雷达数据和成像光谱仪数据 遥感数据预处理 多源数据的复合包括遥感数据 洪涝灾情数据 专题图件数据 图形数据及统计调查数据之间的复合 它可以产生具有统一坐标的遥感影像基础数据 并可突出某些洪涝灾情信息 便于灾情信息的提取 预警与监测 应急救援 损失评估 1 2 3 遥感的具体应用 利用气象部门流域降雨量预报的数据 综合考虑本流域的水库湖泊蓄水情况和土壤吸水能力预测确定地点的水位高度 洪峰流量和洪峰到达时间 洪水预警预报主要包括气象产品应用 暴雨预报 洪水预报 河道水面线计算 蓄滞洪区预警 城市积水预警 洪水预警子系统水利领域地理信息系统 在洪涝灾害的发生过程中 灾害承灾体的信息提取是进行灾害损失动态评估和安排救灾 减灾方案的前提 从灾中的遥感数据中得到洪涝灾害的淹没范围以后 在GIS系统进行多个数据层的空间叠加操作 Overlay 即可进行承灾体的快速提取 淹没范围一般利用多波段卫星数据进行图像分类 提取水体信息和水体淹没信息 除了常见的计算机图像分类方法 如各种监督分类和非监督分类方法 以外 现已发展了一些简单易行的新方法 如遥感波段谱间关系方法和水体判别函数法等 得到的遥感影像一般会受到云量的影响 1 根据NOAA卫星的可见光波段和热红外波段 进行自动判别云 2 采用雷达数据配合淹没范围内的数字地形模型 可以得到洪涝灾害淹没区域的3维信息 在洪涝灾害发生后 仅仅进行实时监测是不够的 将监测到的遥感数据与GIS技术结合 可在灾害发生后快速提供最佳救援路线信息 为采取有力措施进行援救工作提供了翔实准确的数据 为防灾减灾决策提供了充分的科学依据 根据遥感影像判断受灾区域 可能发生滑坡 泥石流的区域 给路径分析加入障碍因素 从而制定出合理的救援路径 在灾害发生后根据历史