基于光学与SAR影像的老挝溃坝洪涝灾害监测与评估

由于雷达入射波在水面上的后向散射强度较弱,而水体在雷达影像上的色调较暗、像素值较小,因而有效地利用雷达的后向散射特征和影像的纹理变化特征等,可以对洪灾进行监测与评估。由于获取影像的时间不同且单一数据源影像不够完善,该文结合高分2号(GF2)、Google等光学影像与高分3号(GF3)、哨兵1A/IW(Sentinel-1A/IW)合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像对老挝溃坝后的洪涝灾害进行监测与评估。首先通过先验知识和目视解译的方法,利用GF3并结合GF2、Google影像快速识别部分变化明显的水体区域;然后通过Otsu方法确定最优阈值,利用Sentinel-1A影像进行灾前灾后变化检测,识别变化水体;最后利用Sentinel-1A影像的极化信息进行假彩色合成,进一步识别变化水体。研究结果表明:①利用SAR影像的后向散射及纹理特征,可以有效地识别水体;②通过光学与SAR等多源数据相结合,可以提高洪水监测和评估的精度;③经过评估本次洪涝灾害洪水淹没范围约为61.32 km²,SAR在洪水灾害的监测与评估方面具有较大的应用潜力...     

基于Q-OTSU算法高分三号水体快速提取方法研究——以河南鹤壁洪涝灾害监测为例

最大类间方差法（OTSU）算法是一种确定图像二值化分割阈值算法,其用于合成孔径雷达（SAR）影像中进行地物目标快速提取有突出的优势。本文提出一种优化的OTSU算法（Quick-OTSU,Q-OTSU）,可以快速提取SAR影像中的水体信息,满足洪涝灾害快速应急需求。2021年7月,河南省遭受持续性强降雨,引发特大洪涝灾害,本文采用多景国产高分三号卫星（GF-3）不同时相SAR数据,采用Q-OTSU阈值分割法快速提取河南省鹤壁市受灾区域水体信息,同时利用同期哨兵二号（Sentinel-2B）影像进行精度验证,分析受灾区域灾害情况。在获取影像24 h内就完成了水体信息提取,精度达到96.7%。研究结果表明：本文提出的Q-OTSU算法应用于国产高分三号数据水体提取中,精度高,可高效快速进行洪水灾情评估,能够为政府和相关部门及时、精确地掌握洪灾信息,科学防灾救灾提供了决策依据。     

利用RADARSAT SWA SAR和LANDSAT TM的互补信息确定洪水水体范围

从RADARSAT SAR图像中自动提取洪水水体,一直是一个急需解决而又未能得到解决的问题。主要困难是由于阴影与水体严重相混淆。为此,本文研究发现,通过RADARSAT SWA SAR图像和LANDSAT TM图像上的互补信息,利用RADARSAT SWA SAR图像和LANDSAT TM图像上的水体和阴影进行复合处理,可以从RADARSAT SWA SAR图像上准确、半自动提取洪水水体范围。研究结果表明,该方法不仅适用于平地洪水水体范围的半自动提取,而且更适用于包含山区的大范围洪水水体的半自动提取。     

基于DEM的SAR图像洪水水体的提取

星载雷达遥感已广泛应用于洪水灾害的监测和评估中。但是由于其阴影与水体严重混淆 ,使得从雷达图像中提取洪水水体较为困难。为此 ,本文探讨了在地形数据的支持下 ,实现星载SAR图像洪水水体半自动提取的方法。主要包括以下几步 :首先 ,对雷达图像进行滤波处理 ,并将其与地形数据匹配 ,从雷达图像中提取出初步的洪水水体范围 ;其次 ,利用地形数据生成DEM ,并根据雷达图像的成像参数和DEM生成相应的模拟雷达图像 ;最后 ,利用模拟雷达图像上的阴影 ,剔除被误提为洪水水体的阴影 ,从而实现洪水水体的准确提取。研究表明 ,该方法能有效地、半自动地将星载雷达图像上的洪水水体提取出来 ;同时 ,该方法可以用于多种星载多模式的雷达图像的洪水水体的识别提取 ,尤其对含山区的大范围洪水水体的半自动提取 ,更为适用。     

鄱阳湖冬季水位变化特征及其淹没影响分析

非汛期洪水对湖泊湿地植被结构、生态系统稳定性、栖息环境质量等具有重要的潜在影响。为探究鄱阳湖非汛期洪水规律,基于星子站1953—2013年冬季(12月至次年2月)水位数据,从涨水幅度、涨水持续天数、日均涨水速率等角度分析了近60 a冬季洪水特征,结合MODIS遥感影像探讨了鄱阳湖冬季典型洪水事件的淹没规律。结果发现：2003年后鄱阳湖冬季水位相对2003年前偏低,呈下降趋势;鄱阳湖共发生冬季洪水事件208次,冬季洪水最大涨水幅度6.69 m,涨水持续天数最长达31 d;大部分冬季洪水事件涨水幅度小于2 m、涨水持续天数小于20 d、日均涨水速率低于20 cm/d;短历时慢速洪水、中速洪水为鄱阳湖冬季洪水事件的主要类型;在冬季涨水时期,与鄱阳湖南部湖区相比,鄱阳湖北部、中部受影响较大,淹没范围明显增加。研究表明：鄱阳湖非汛期洪水主要以短历时、缓慢涨水为主,冬季涨水对湖泊中北部低位滩地淹没影响较明显。鄱阳湖冬季水位下降是多因素结果,其中,在2004—2013年人类采砂活动导致的湖盆变化的影响显著,研究结果可为鄱阳湖湿地保护和水资源管理提供参考。     

地震灾区河谷滑坡检测的遥感分析——以北川县滑坡为例

震区滑坡易堵塞河道形成高危型堰塞湖,一旦坝堤溃决,将释放巨大能量,造成严重的地震次生水灾。本文利用多源遥感数据,旨在研究一种检测河道滑坡的快速有效的方法,迅速判断出滑坡位置,为救援减灾提供重要信息。首先,对于灾前CBERS-02B星CCD数据,通过归一化水体指数(NDWI)来提取灾前水体信息主要为河道;由于灾后震区天气状况恶劣,故采用Radarsat-1SAR数据。利用水体在SAR影像上的特性,经过多次试验后使用阈值法来提取河道范围。再对两幅影像提取结果中的河道区域进行交集运算,检测出河道范围内的变化部分。通过上述方法提取的河道信息较为模糊、零散,这些模糊、零散并非都由滑坡堵塞河道造成,而是受噪声影响,在此对河道交集影像做膨胀处理,达到突出滑坡信息的目的,进而得以提取河道真实堵塞范围。最后进行人机交互判读,提取滑坡区域。实验以四川省北川县滑坡灾害为例,证明了本文方法的高效性与可靠性。     

基于MODIS时间序列数据的洞庭湖区洪水淹没频率研究

选用Terra-MODIS卫星的8 d合成地表反射率数据(MOD09Q1)和16 d合成NDVI数据(MOD13Q1),构建了2000-2015年的时间序列数据集,结合1:5万数字高程数据,通过遥感信息提取方法对洞庭湖区2000-2015年水体淹没情况进行了研究,形成169期水体分布数据,并进行了洞庭湖区淹没频率的计算和变化分析。结果表明:1利用遥感技术和python语言实现长时间序列影像数据信息提取是可行的;2洞庭湖区水体呈明显季节性变化,6-9月面积较大,12月-次年4月面积较小,近15年来水体面积总体呈减小趋势;3洞庭湖区约76.4%的区域是永久水面或永久陆地,其余23.6%的区域是水陆交替区,是洪水防控的重点区域;4近15年来洞庭湖区水陆交替区域年内水面消退时间提前,滩地出露天数增加,枯水期水量减少明显。     

VR-GIS技术在小城镇洪水淹没模拟分析中的应用

近年来利用计算机和信息技术研究洪水灾害是个研究热点,但小城镇在防洪减灾方面缺少应有的关注和重视。本文对VR(虚拟现实技术)-GIS技术在小城镇洪水淹没模拟分析中的应用进行了研究,解决了系统实现过程中的一系列关键技术:小城镇空间数据库的建库技术及三维可视化、洪水淹没范围的确定,以及洪水淹没实时动态演示等问题。该技术已在国家十五科技攻关项目所开发的《小城镇基础设施防灾减灾决策支持系统》中得以实现。实践证明:小城镇空间数据库的建库技术速度快、成本低,适合中国小城镇的信息化现状。利用淹没范围的近似计算模型,可以有效迅速准确地计算出洪水淹没范围,有利于防洪减灾的迅速决策,且偏于安全。小城镇洪水灾害的三维可视化模拟,可以实时动态地演示小城镇遭受洪灾实况的全过程。     

ENVISAT卫星先进合成孔径雷达数据水体提取研究——改进的最大类间方差阈值法

星载雷达遥感是目前洪涝灾害水情监测的重要技术手段之一,而欧空局ENVISAT卫星上搭载的先进合成孔径雷达ASAR是目前功能最为强大的星载雷达系统。依据微波遥感影像中水体后向散射系数相对较低的特征,将图像分割中的常用算法——阈值法应用到ENVISAT ASAR数据水体提取中。进行了洞庭湖地区2007年枯水期和洪水期两景ENVISAT/ASAR APP-1P影像的实例研究,结果表明,综合考虑类间和类内方差两个因素的改进的最大类间方差法较之双峰法和最大类间方差法,其确定的最优阈值水体提取精度最高。另外,该方法相对简单、容易实现,可极大地提高当前ASAR数据计算机水体识别的自动化水平,进而推动ASAR数据于阴雨或多云天气条件下在洪涝灾害水情监测中的应用。     

基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值可视化研究

研究基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值的可视化技术,为城市内涝灾害预防和控制提供可靠分析依据。通过GIS技术采集海绵城市河道、排水口、管网等建模数据后,采用基于GIS技术的海绵城市内涝灾害分析模型对某场暴雨进行实测,通过同频率放大方法,获取不同重现期暴雨的设计降雨过程线,依据过程线以及SWAT模型获取不同重现期的洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域),并通过GIS可视化显示洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域)。可视化模拟结果显示,以安徽六安市为例,采用GIS技术对单个栅格的高程值与建筑物在地面以上的高度相加值进行DEM修正后,六安市内涝积水深度更清晰、准确度;随着重现期的延长,暴雨强度、淹没水位高度、淹没面积、最大积水深度也逐渐增加;从六安市暴雨内涝不同重现期淹没场景中可以看出,随着重现期的延长,淹没区域在六安市3D图中的范围越来越大;5年和25年一遇的洪水淹没区范围很小,但60年一遇的洪水淹没区在六安市北面范围很广,且在西南临界区域分布也较广。