【科普】全国多地遭受洪涝灾害，遥感技术能做些什么？

洪水灾害是指由于降水导致的山洪暴发、堤坝溃坝、农田淹没、房屋损毁等现象，是目前世界上危害最为严重的自然灾害之一。遥感影像由于具有时效性强、覆盖范围广泛等优点，目前已成为了洪水灾害监测与评估的重要手段。

▲7月8日，江西省景德镇市瓷都大道，昌江区人民武装部职工在用冲锋舟转移受困群众。图片来源：中国经济网

01面对暴雨洪涝灾害遥感技术能做些什么？

目前洪涝灾害观测主要是通过大量部署气象、水文监测设施设备，获取降雨、水位等气象、水文观测资料，导致运行维护难度大、成本高，且不能客观、全面反映洪涝灾害发生情况。随着3S技术发展，给洪涝灾害观测提供了新的技术手段，通过引入卫星遥感、无人机航摄、雷达、激光、5G通信等新技术，与传统地面站观测资料融合、形成天空地一体化智慧感知体系，实现多源数据优势互补，扩大观测覆盖范围，全面、及时掌握洪涝灾害发生过程、客观统计灾害损失情况。
02应用场景介绍一

 无人机洪涝灾害监测服务  

利用无人机进行水利信息监测、采集，可以大大提高对雨情、水情旱情和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，对于制定防洪抗旱调度方案具有重要意义。

相关案例：

2020年6月21日开始湖南省出现入汛以来的最大强降水过程， 22日-23日08时怀化洪江市的5个站点雨量超过200毫米，桂花园站达281.7毫米，在暴雨仍在持续的情况下，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监测评估工作。以高分卫星遥感获取洪涝灾害区域受灾体的基础数据，以无人机遥感数据作为洪涝灾情数据，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。

▲洪江市下坪村航拍影像图

▲洪江市下坪村航拍影像图

▲下坪村淹没范围解译图

▲岩门村淹没范围解译图

▲洪江市下坪村（图左）和岩门村（图右）

淹没水深分析图

▲洪江市下坪村受淹前后对比图

▲洪江市岩门村受淹前后对比图

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，从而为救援人员制定出合理的救援路径。二

 无人机遥感技术

助力提升巡堤效率  

目前，巡堤查险工作大量依靠人力来进行。利用高科技手段精准识别堤防险情，减少人力巡堤的工作量和强度，提升巡堤效率，是极为便捷高效的一种防洪手段，同时也是防汛工作急需解决的技术难题之一。

相关案例：

面对紧急汛情，江西省水利科学研究院建材与岩土研究所总工程师们和中科院地理科学与资源研究所、中国水利水电科学研究院等单位紧密合作，将科学研究和实战相结合，探索多载荷无人机遥感技术在洪涝灾害监测和巡堤查险中的应用。

 ▲永修县九合联圩热红外成像图

危急时刻，搭载了光学、热红外、雷达等多种类型传感器的无人机，盘旋在鄱阳湖区上空，对堤防和洪灾区域进行遥感成像，为巡堤查险、灾情研判、蓄滞洪区运用论证提供科学支撑。

无人机巡堤查险，效果怎么样呢？在永修县九合联圩、共青联圩等地进行的多期无人机巡堤试验表明，利用热成像等技术，结合厘米级高精度可见光影像和雷达信号，无人机遥感可有效识别堤防管涌、渗漏等险情。

▲永修县九合联圩可见光航拍图

和人力巡查相比，无人机遥感能更为快速地获取更大范围的堤坝影像信息，发现可能存在的险情点，辅助巡堤工作，提升巡堤效率。此外，在一些地形相对复杂的区域，利用无人机来巡堤查险，可以更有效地降低巡查危险性。

三

 实现短时临近预报预警

在洪涝灾害发生后，仅仅进行实时监测是不够的。目前高时空分辨率的新一代多普勒雷达和卫星数据是监测强对流天气的主要手段。将监测到的遥感数据与GIS技术结合，基于雷达基数据生成三维网格拼图数据和卫星拼图数据，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报系统，其功能包括强对流单体识别、跟踪等。

利用此类系统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详实准确的数据，为防灾减灾决策提供了充分的科学依据。

相关案例：基于航天宏图公司自主研发的短时临近预报系统选取2020年5月15日长沙区域的短时强降水个例的效果检验图：

▲湖南省2020年5月15日01-02时实况降水场

▲湖南省2020年5月15日01-02时起报的QPE

▲冰雹预警具体到乡镇街道

▲强降水具体到乡镇街道▲雷暴具体到乡镇街道
四

多源卫星遥感

联合分析洪涝灾害

通过对多遥感数据进行处理，利用气象卫星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。


相关案例1：7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。7月9日，鄱阳县发生决口漫堤。7月13日，部分堤段出现巨型管涌，严重危及昌江圩堤安全。

相关部门对此迅速做出响应，获取了7月13日过境的Extra Fine模式（5m分辨率，125km大幅宽）RADARSAT-2数据、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。
▲鄱阳县昌江6月17日Planet影像

▲鄱阳县昌江7月13日RADARSAT-2影像

▲鄱阳县昌江7月14日Planet影像

相关案例2：近两年来，每进入夏季汛期，广西桂林、柳州、河池、百色等多地受强降雨袭击，极易发生洪涝灾害，人民生命财产安全受到严重威胁。广西自然资源遥感院利用全天候遥感“天眼”—— SAR（SyntheticAperture Radar合成孔径雷达）结合三维地形、植被、交通、水系、居民地等地理信息数据，重点监测分析2019年、2020年桂林市临桂区洪涝灾害频发区受灾情况，为今后洪涝灾害预警、风险评估、抢险救灾、灾情分析、灾后重建等决策提供参考。▲监测区淹没情况三维场景模拟


相关案例3：SWAP（风云四号卫星天气应用平台）是航天宏图为国家卫星气象中心开发的一款专业卫星天气应用分析业务平台，是风云四号科研试验卫星地面应用系统工程应用与示范系统的重要组成。平台利用风云四号卫星丰富的观测信息，提供大气、云、沙尘、降水、辐射、闪电等监测分析及预报产品。
2020年6月中旬，受南下冷空气和低涡切变线及其上发展起来的局地强对流云团的共同影响，西南地区东部、江汉和江淮等地出现了大范围的降雨天气，雨量分布不均，其中，四川东部地区出现大暴雨或特大暴雨。强对流天气的出现，需密切关注强对流云团的移动方向和发展变化，以及可能带来的次生灾害。

以下是基于航天宏图自主研发的风云四号卫星天气分析平台选取该地区2020年6月16日2-8时的效果图：

▲FY-4A静止气象卫星监测动画

▲FY-4A气象卫星红外增强云图

左右滑动查看更多图片

▲FY-4A气象卫星真彩色合成图

▲FY-2G水汽导风辐合辐散图

五

 灾后损失估计

遥感技术还能为我们进行灾后的损失估计。在灾害发生后，根据历史遥感数据、即时遥感数据、现场调查数据等对灾害损失进行全面核定，同时对灾民生活状况做出评估，为灾区恢复重建以及灾民生活救济安排提供决策支持。

在背景数据库支持下，利用GIS综合分析与统计分析方法，找出洪涝灾害发生地点、大面积灾情及其受灾程度，同时给出耕地、林地、居民点、工矿企业等不同土地类型的灾后损失状况的详细评估，并按省、市、县不同级别的行政单位生成定性、定位、定量的图件、汇总数据与统计报表等，提供给有关部门。


相关案例：

江西是全国13个粮食主产省之一，素有“江南粮仓”的美誉。鄱阳县的耕地面积多达110万亩。此次持续强降雨导致鄱阳全县14座圩堤出现漫堤决口险情，仅在昌洲乡，10米宽、36公里长的圩堤已经全部浸泡在水中。

基于灾前6月17日无云Planet影像进行分析，决堤口的地物分布情况如下图所示，对比灾前灾后影像，10余万亩耕地受损，8.7平方公里村庄被淹，造成了巨大的经济损失。

▲鄱阳县昌江灾前地物分布情况

▲鄱阳县昌江洪灾地物受损情况

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文章转载自微信公众号中山大学测绘科学与技术学院，来源：科技日报、遥感监测、遥感集市赛杰奥遥感、环球星云、地信搬砖人、广西自然资源遥感院，版权归原作者及刊载媒体所有

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