基于北斗与InSAR的地质灾害监测关键问题探讨

针对我国南方地区在地形复杂、植被覆盖度高的特殊条件下,地质灾害监测成本高、精度低的难题,提出了基于北斗联合光学、雷达等多源卫星遥感手段的地质灾害监测技术体系。充分利用北斗的高时间分辨率、雷达卫星的高空间分辨率,结合高分率光学遥感手段,探讨了面向复杂地形和植被覆盖的CR和PSInSAR联合监测、基于多源遥感数据的地表覆盖信息提取与变化监测以及集成北斗与多源遥感的地表形变监测等关键技术问题,建立地质灾害区域的高时间分辨率+高空间分辨率的地表形变场,耦合地表覆盖物的变化场,建立了一套基于地表形变的地质灾害监测技术方法。相比于传统方法,此技术方法成本相对低廉,监测精度相对较高,可为今后复杂地区的地质灾害监测提供一种新的方法。     

基于RADARSAT-1影像的洪涝评估方法

RADARSAT-1雷达卫星因其全天时、全天候、多种地面分辨率的下垫面信息采集能力迅速在防洪减灾领域得到应用.本文基于淮河流域2007年梅雨期的R.ADARSAT-1影像,利用遥感影像处理软件ENVI的改进型弗罗斯特滤波器对其进行滤波运算,消除其噪音斑点.然后基于ENVI的决策树分类器,时下垫面进行水体和非水体的划分.把RADARSAT-1影像上的水体区域减去背景SPOT5影像的水体后,获得了本次洪涝的区域范围.最后根据洪涝范围内的高精度数字地形图、人口分布和耕地分布等基础数据,估算出主要行蓄洪区的淹没耕地面积和影响人口等灾情,从而为防洪减灾工作提供了信息支持.     

基于"3S"技术的地质灾害易损性面评价方法研究

易损性评价是地质灾害灾情评估体系中一个非常重要的内容。它揭示了地质灾害基本构成元素之一的承灾体的社会经济属性,对整个地灾灾情评估体系完整性的构建及评价结果的科学性、明确性、统一性表达具有举足轻重的作用。文章以等面积法作为基本手段,根据评价区实际情况算得的离散等积网格作为评价模板。结合“3S”(GIS、RS、GPS)技术,探讨地质灾害易损性面评价的实现方式,旨在提出“3S”框架内的地质灾害灾情评估实现模式。在具体操作层面上,文章提出了为实现易损性面评估而确立的评价对象之层次分类方法、评价模板构造计算方法、空间数据库建设方法、基于空间数据库的空间分析方法以及空间信息集成模型。重点讨论在空间数据完整性基础上的多源数据融合处理模式及以GIS空间分析算法模式为蓝本的空间数据处理和集成手段。在理念层面上,文章将空间分析实现方法分为现实评价区域、概念评价区域、数字评价区域、逻辑映射虚拟区域等4个阶段,认为在GIS环境下的地灾灾情评价原始空间数据、派生空间数据以及经专用模型集成后的结果空间数据的可视化表达方式可以分为颜色序列、数字高程模型(DTM)及等值线3种表达方式。最后提出实现地质灾害易损性面评价的一般操作流程。     

FY-3/MERSI卫星资料监测淮河水体方法及应用

在考虑水体与其它地物光谱特征差异及FY-3/MERSI通道光谱和空间分辨率特点的基础上,介绍了利用FY-3/MERSI进行水体识别及水体变化信息检测的方法。以淮河流域为例,利用FY-3/MERSI对2016年6月底至7月中旬降水过程前后水体变化信息进行了监测,并利用相近时间成像的50m空间分辨率的高分四号卫星对水体监测结果进行了对比分析,说明了本文方法的有效性。最后给出了利用我国卫星遥感资料进行水体变化监测需要进一步研究的方向。     

基于多源数据融合的可持续发展目标监测与评估研究进展

2015年联合国《2030年可持续发展议程》提出了17个可持续发展目标（SDGs）。国内外学者正持续开展SDGs监测评估研究,数据缺失和指标监测能力不足等问题被认为是当前制约SDGs常态化监测评估的重要因素。为了应对这些问题,需要加强指标的监测能力和数据获取能力。综合应用多源数据开展SDGs监测评估研究可有效弥补上述不足,并逐渐成为了国内外学术界的研究热点。相关研究工作可以归纳为3类：第一类研究侧重于讨论基于多源数据的SDGs监测评估基础理论和方法体系;第二类研究主要开展基于多源数据的SDGs监测评估案例研究;第三类研究和实践的重点是加强多源数据相关的基础能力建设。通过对比基于多源数据的研究案例和常规研究案例中所使用的指标类型差异,探讨多源数据的应用前景。结果表明,多源数据的应用可以加强对自然生态系统的评价、识别需要重点关注的地区、分析人与自然的交互作用、强化空间分析能力,可以有效弥补数据缺失等不足,并且提高指标数据的及时性和时空分辨率,可以极大地丰富SDGs的评价指标体系。未来可以从4个方面加强多源数据在SDGs监测评估中的应用：拓展多源数据在SDGs中的应用范围、促进多学科交叉和综...     

河川径流遥感监测研究进展

河川径流参数是用于地表水资源评估、全球变化监测和生态环境保护的基础数据.现有的河川径流监测数据基于水文监测站点获取.近年来,受经济和政治原因的影响,全球水文监测站点在逐渐减少.随着全球变化研究对区域乃至全球水文监测数据需求的增加,监测站点有限及监测数据格式多样等问题逐渐凸显.过去15年,卫星遥感技术在河川径流监测领域的研究和应用实践,使上述问题的解决成为了可能.总结了河川径流遥感监测方法和技术研究进展,包括地基高低频雷达、航空航天雷达和多光谱卫星遥感监测3个方面;介绍了全球大型河川径流与湖泊水体动态监测重大应用成果及未来研究计划.指出在未来具有全天时、全天候,高时空分辨率,以及多水文要素探测能力遥感卫星发射之前,应充分利用遥感野外观测实验,完善河川径流监测技术方法,并综合应用已有高时空分辨率的多光谱和微波遥感数据,开展径流监测应用研究.     

国外基于遥感的滑坡灾害研究方法进展

滑坡是世界上最严重的自然灾害之一,遥感技术可用于滑坡的识别、填图、监测和评价。与实地调查方法相比,遥感可以快速获取大区域数据,减少野外工作量和成本。因此,它能更经济地了解较大范围的滑坡分布,评估滑坡灾情。目前,国外在滑坡调查中使用遥感技术的新进展主要有：利用合成孔径雷达、高空间分辨率的便携式无人机、多时相遥感数据、面向对象的图像处理方法等。通过对这些新方法及其实例介绍,分析这些滑坡调查新方法的进展以及未来发展方向。     

基于多源卫星数据融合的油气管道区域三维变形监测

中国油气资源丰富,目前已形成越来越多的区域性和跨区域的油气管网,管线穿越的地形地貌和地质构造复杂,沿线的地表形变影响着油气管道的安全。InSAR技术以其全天时、全天候、高精度、宽覆盖的特点,被广泛应用于地表形变监测。该方法基于In SAR监测结果,提出BPSTSIM(Based-PS Time-Space Interpolation Method)三维形变监测方法,通过融合多源卫星数据,获取油气管道区域的地表形变三维位移。该方法利用多源SAR卫星数据获取高相干性的PS(Permanent Scatterer)点位移,对PS点进行时间插值,获得更细时间粒度的PS点位移,然后对油气管道通过区域网格化,基于PS点进一步插值出所有网格点的形变并转换到三维方向,从而在时间维度和空间维度监测油气管道区域的三维位移状态。最后,利用实例卫星数据,计算了管道区域8个月的变形数据,并实现了数据的可视化,形变特征与野外调查吻合,验证该方法的有效性。该方法实现了不同SAR卫星监测数据的有效融合,完成了数据在时间维度和空间维度的补充和加密,提高了In SAR测量对三维形变的感知能力。     

利用卫星影像和航空影像更新基础地理信息方法研究

基础地理信息的更新,是保证地理信息系统现势性的充要条件.卫星遥感影像数据具有周期短、信息丰富、现势性强等特征.利用卫星影像数据来更新基础地理信息数据是一种行之有效的方法.如何利用遥感数据融合技术,将多传感器获取的各种影像数据中所含的信息优势有机地结合起来,更是成为目前研究的热点.利用航空影像和Landsat多光谱波段影像进行数据融合,能够有效地提高影像空间分辨率,以获取更高质量的信息.     

遥感在矿产集中开采区地质环境解译中的应用——以宁夏石嘴山市石炭井矿区、惠农矿区为例

随着卫星遥感数据空间分辨率和光谱分辨率的提高,突破卫星遥感对宏观地质灾害、地质环境进行微观研究的限制,为地质灾害、地质环境研究提供了重要手段。利用遥感技术多源、多时相、高精度的优势,在全面收集、分析已有相关资料的基础上,结合地学信息技术,快速、准确、客观地获取工作区矿山地质环境信息,查明研究区的矿山地质环境问题,为研究区开展矿山地质环境治理提供基础数据。     

淮河流域防汛实时水情信息传输系统

详细介绍了淮河流域防汛实时水情信息传输系统的形成,系统的信道、构成和功能,系统硬件配置及软件开发,运行情况和系统的效益。     

Social vulnerability to floods: a case study of Huaihe River Basin

Since ancient times, floods occurred frequently in Huaihe River with significant casualties and economic losses. In developing measures for disaster prevention or emergency response for disaster relief, the study of social vulnerability to floods in Huaihe River Basin should be strengthened. Based on the latest socioeconomic data, the index system of social vulnerability to floods was constructed from three dimensions: population, economy, and flood prevention. Sensitive indexes were identified from the original indexes by principal component analysis, and the social vulnerability index for floods was calculated for Huaihe River Basin. The results described the characteristics of the spatial distribution. It also demonstrated that vulnerability manifests itself as a regional phenomenon, with significant changes from city to city across the Huaihe River Basin. Understanding the impacts of changes in vulnerability was crucial in developing measures to prevent floods.     

基于分布式水文模型的长江上游水资源时空变异性分析

本文首先分析了长江流域内154个气象站降水量和26个干支流水文站流量在1950～2000年期间的变化趋势。为定量分析长江上游地区降水量时空变化对水资源量的影响,构建了基于物理机理的分布式水文模型,模拟再现了天然河道条件下的水文过程。有别于传统的河道径流性水资源评价方法,本文尝试用径流深的空间变化来探讨水资源分布及演变态势。并以渠江罗渡溪水文站为个案,剖析了90年代秋季流量大幅减少的主要缘由。结果表明:受降水在时空分布上存在变异的影响,长江上游局部地区夏季径流深比率呈增加趋势,而秋季则相反;导致嘉陵江渠江水系秋季流量减少的主要原因是降雨,其次才是人为因素。     

淮河干流洪水预报系统及其在1991年大洪水的应用

综述了淮河流域概况，淮河干流洪水预报系统物采用的预报方法。１９９１年淮河干流洪水预报采用了降雨径流预报与上，下游站相应流量预防方法相配合，并注重实时水情分析；在行洪区多，行洪后水面宽广而比降又极小的河段的汇流计算，采用了以实测洪水资料绘制的经验蓄曲线为充分发挥的湖泊洪水演算方法。     

卫星资料在暴雨数值模拟中的应用研究

分析研究了2001年5月15日～8月15日3个月GMS卫星资料在湖南资水流域实时数值预报中的应用以及将TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星上的TMI(Microwave Imager)雨水资料适时融入数值模式改变当时模式中雨水分布场,数值模拟还研究了发生在淮河流域的10次暴雨过程。结果表明:资水流域3个月的实时预报效果良好,准确预报出其中出现的3次致洪暴雨和1次特大暴雨;对淮河流域暴雨,由于TMI资料空间分辨率较高,能够很好地反映中小尺度系统的空间结构,加入模式后使得模拟出来的降雨强度,雨量中心时空分布更接近实际情况,10次暴雨过程的TS评分较不使用TMI资料更好。     

Flood forecasts based on multi-model ensemble precipitation forecasting using a coupled atmospheric-hydrological modeling system

The recent improvement of numerical weather prediction (NWP) models has a strong potential for extending the lead time of precipitation and subsequent flooding. However, uncertainties inherent in precipitation outputs from NWP models are propagated into hydrological forecasts and can also be magnified by the scaling process, contributing considerable uncertainties to flood forecasts. In order to address uncertainties in flood forecasting based on single-model precipitation forecasting, a coupled atmospheric-hydrological modeling system based on multi-model ensemble precipitation forecasting is implemented in a configuration for two episodes of intense precipitation affecting the Wangjiaba sub-region in Huaihe River Basin, China. The present study aimed at comparing high-resolution limited-area meteorological model Canadian regional mesoscale compressible community model (MC2) with the multiple linear regression integrated forecast (MLRF), covering short and medium range. The former is a single-model approach; while the latter one is based on NWP models [(MC2, global environmental multiscale model (GEM), T213L31 global spectral model (T213)] integrating by a multiple linear regression method. Both MC2 and MLRF are coupled with Chinese National Flood Forecasting System (NFFS), MC2-NFFS and MLRF-NFFS, to simulate the discharge of the Wangjiaba sub-basin. The evaluation of the flood forecasts is performed both from a meteorological perspective and in terms of discharge prediction. The encouraging results obtained in this study demonstrate that the coupled system based on multi-model ensemble precipitation forecasting has a promising potential of increasing discharge accuracy and modeling stability in terms of precipitation amount and timing, along with reducing uncertainties in flood forecasts and models. Moreover, the precipitation distribution of MC2 is more problematic in finer temporal and spatial scales, even for the high resolution simulation, which requests further research on storm-scale data assimilation, sub-grid-scale parameterization of clouds and other small-scale atmospheric dynamics.     

气候变化下的黄河流域极端水文现象特征分析

利用黄河流域近50年气象水文资料,开展了黄河流域气候变化和极端水文现象特征研究,研究结果表明:20世纪80年代以来黄河流域的气温显著升高,年降水量呈不明显下降趋势,暴雨、洪水、干旱等极端水文现象更加突出,研究成果为科学规划和水资源优化调度提供了有力依据。     

变化环境下水文资料序列的可靠性与一致性分析

由于气候变化和人类活动的双重影响,实测水文系列会发生一定程度变化,而水文资料的非一致性直接影响到水文模型参数的代表性,影响到水文模拟的精度和可靠性。选择黄河流域和淮河流域的两个典型支流,采用有序聚类法和Mann-Kendall检验法对其水文序列资料进行突变检测,结果表明,黄河流域黑石关站的水文序列在1969年以后发生了较大的变化,而淮河流域息县站的水文序列未发生明显变化,说明黑石关站水文系列自1969年以来受气候变化和人类活动等因素的影响比较大,在一定程度上破坏了该站水文序列的一致性。相比而言,息县站流域受气候变化和人类活动的影响比较小,水文序列的稳定性较好。     

多度量水文时间序列相似性分析

多度量组合可以提高相似性分析的准确性,基于该思想,提出多度量水文时间序列相似性分析方法,首先,使用多个单一相似度量分别计算相似时间子序列,然后,采用改进BORDA投票法对各度量分析得到的相似子序列进行组合和排序,得到最终的相似时间子序列。为了证明提出方法的可行性和有效性,以淮河流域王家坝水闸洪水过程相似性分析为例进行了验证。分析结果表明,基于改进BORDA投票法的多度量水文时间序列相似性度量方法可以提高相似查询的准确性。     

An integrated system for forecasting Arno River flash floods

A system for effectively forecasting flash floods of the Arno River (Tuscany, Italy) should provide a flood warning with 10–12 h of lead time, primarily in order to evacuate the city of Florence. This goal may be achieved by acquiring and processing meteorological and hydrological data in real-time and, accordingly, by releasing alarms at different levels of reliability and concern. Through the application of both procedural language and expert system techniques, a prototype was developed which can readily handle a variety of relevant information and make predictions on flood hazard in Florence. The system was fairly successfully tested by processing simple meteorological data which enable a 24 hour forewarning to be released.