多源卫星遥感协同监测洪涝的理论与方法研究——以淮河流域为例

来源 :中国科学院地理科学与资源研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a2422431
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
论文以淮河流域作为研究区,针对卫星遥感监测洪涝的技术难点以及淮河流域洪涝灾害的特点,对被动微波、光学和雷达等三种不同时空分辨率的卫星遥感数据监测洪涝的理论与方法进行了系统的研究,探讨了多源卫星遥感监测洪涝的基本理论,并根据该理论提出了可实施的方法体系,具有较高的科学意义和实用价值。   对适合于多云多雨天气下大范围监测洪涝的被动微波遥感数据,论文基于辐射传输方程推导出极化比值指数PRI(Polarization Ratio Index),引入RAT(Roubust AVHRR Techniques)技术,提出极化比值变化指数PRVI(Polarization Ratio Variation Index)的洪涝时空特征分析方法,PRVI的大小可以反映地表的干湿旱涝情况。利用被动微波遥感数据SSM/I(Special Sensor Microwave/Image)计算PRVI,研究了淮河流域1988~2005年18年来的洪涝时空特征。PRVI分析结果表明1991年和2003年淮河流域发生了流域性洪涝灾害,这与历史事件是相符的;结合淮河流域洪涝灾害的特点,发现淮河发生严重洪涝灾害的主要表现特征是淮河干流及其附近区域出现PRVI高值带状区域。   考虑到微波信号对地表水体和土壤湿度都敏感的特点,以及被动微波遥感数据空间分辨率低的问题,论文根据LSMM(Linear Special Mixed Model)原理提出了WWF(Waterand Wetness Fraction)的方法。以2003年淮河流域洪涝灾害为例,利用被动微波遥感数据AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS)计算WWF,获得了淮河流域6~10月共62景的WWF图。与相同或相近时间成像的MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)图像比较,说明WWF图可以准确的反映区域的洪涝时空特征;与降水过程和洪水过程综合分析,发现淮河干流及其南约50kin、北约100km的范围WWF大于10%高值带状区域的出现可作为淮河干流发生洪水的预警信息之一,并探讨了此高值带出现及其辅助洪水预警的原因。   对适合于大范围动态监测洪涝的中等空间分辨率光学遥感数据MODIS,论文针对MODlS数据的云及云影干扰下洪涝信息提取问题进行研究。在MODIS数据各波段受薄云影响程度分析的基础上,通过对辐射传输模型合理的假设和推导,提出了综合利用0.6μm、1.38μm和0.87μm波段的薄云下洪涝水体提取算法。试验结果表明,薄云校正前无法准确提取的水体信息经过薄云校正模型校正后,水体提取精度可以达到91.3%,同时未受到薄云影响的区域没有校正,保持了原有的地表信息。在可见光、近红外波段,云影与晴空区水体不易区分,论文利用云影对不同波段的影响差异,提出0.87μm与0.66μm波段比值方法,试验结果表明该方法可以消除水体和云影反射率值的重叠现象,使水体和云影的区分成为可能。最后,论文研究了MODIS数据计算洪涝水体最大淹没面积和淹没历时的方法。   对适合于重点地区监测和灾情详细评估的高空间分辨率的雷达数据,论文总结了水体在雷达上成像的特点,利用ENVISAT-ASAR数据研究了雷达数据处理中,不同的滤波方式、不同的水体和非水体阈值选择对水体提取结果的影响,并根据研究区的特点提出了水体提取过程中的雷达阴影去除方法。研究发现对于水体样本,EnhancedLee、Enhanced Frost和Gamma滤波在相同的滤波窗口下,滤波的效果基本相同,优于Frost和Lee的滤波效果。在相同的水体与非水体阈值、不同的滤波方式情况下,水体的提取结果相差不大,对本文选择的研究区,都不超过水体像元总数的0.5%;如果选择不同的水体与非水体阈值,阈值选择相差0.5dB,水体像元相差达到20000~40000个左右,占水体像元数目的5%~10%。研究发现,在利用阈值法提取水体时,首先确定一个比较合理的阈值区间范围,然后选择区间范围内的中间值作为阈值,可以减小水体提取误差。   在以上研究的基础上,论文提出了多源卫星遥感协同监测洪涝信息系统框架,并以2007年淮河流域洪涝灾害为例,综合利用AMSR-E、MODIS、RADARSAT、CBERS等卫星遥感数据以及GIS数据、水文数据和气象数据,对洪涝灾害进行了监测和评估。研究结果表明,综合利用多源卫星遥感数据,有利于尽早的预警洪涝灾害,实时的监测洪涝灾害,快速、准确的评估灾害损失。
其他文献
空间信息服务是指在基础地理数据框架之上,集成多元化的专题信息,以不同的服务方式向不同层次的用户提供空间信息及其相关分析服务,从而满足各种综合性、区域性、行业性和公众生
以研究传统文化与陶瓷造型艺术的融合为目的,首先从有利于服务效能的发挥、有利于增加附加值和有利于传统文化的传播三个方面论述了传统文化融入陶瓷造型艺术的意义;其次对陶
立体构成课程教学中最基本的教学方法是模仿性的手工制作,包括对自然形态和人工造物的模仿。只是要在模仿中强调抽象形式美感和表达能力的培养,以及在此基础上的设计思维能力
秦桑发现不知道从什么时候开始,出门会化妆的男生变得多起来了。  无论是走在高级繁华的CBD,还是人挤人的地铁里,总能时不时看见打扮精致的年轻男生。  他们发型干净利索,穿着得体,脸上打着薄薄的面霜,眉毛经过精心修饰,看着舒心自然,并不女气。  为何现在的男生都开始化妆了?  这估计和当下的流行文化有着极大的关系。无论是综艺上大火的小鲜肉小奶狗,还是抖音上经常出现的教男生们化妆的美妆博主,无不在告诉
期刊
“声情并茂”是声音与情感的完美结合,在歌曲中发挥着及其重要的作用,只有做到声情并茂才能把歌曲的思想感情全部表达出来,这无疑是一个很高的要求和极大的挑战。本文中作者
建设有中国特色社会主义事业的关键在于党。改革开放二十年,我们所从事的事业,是伟大的事业,也是全新的事业。要成就这一伟大而全新的事业,没有坚强正确的领导核心是不行的,没有忠
彻底批判股市旧文化在中国的传统上历来对股市就存有偏见,这种偏见加上我国上世纪90年代股市发展初期大量借鉴海外资本市场,特别是由于翻译文字的原因,主要是来自台湾的股市
通过耕作方式的改进,利用高床种植水稻、小麦进行节水灌溉试验,为干旱区的节水灌溉指明了方向。 Through the improvement of farming methods, experiments on water-savin
以藏东南冰湖溃决和冰川泥石流为研究对象,利用气象观测数据(1960年至今)和灾史资料,通过分析藏东南极端气候的变化规律,对藏东南过去几十年发生的冰湖溃决和大型冰川泥石流灾害进
西南地区的石漠化是我国现阶段所面临的重大生态问题之一。贵州省喀斯特面积达12.96万km2,占全省土地面积的73.8%以上,由于不合理经济活动,石漠化现象十分严重。它已成为制约该地