洪水灾害监测

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 洪涝灾害发展阶段的应对策略 02 1 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 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 尼伯特台风NOAA卫星影像图 2 基于LandsatTM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 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 洪灾遥感综合监测技术系统 五 总结与展望 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 因此 现阶段人类还无法完全阻止洪涝的发生 遥感洪水监测可以为灾后评估提供最基本