洪灾遥感监测与信息复合分析

第2期刘希林等。中国山区沟谷泥石流危险度的定量笋0定法5裹5泥石流危险因子等级及其定量赋值壹算裹等级小中大极大单位一次泥石流冲出物最大方量Ll<11—1010N100>100万IIl8定量赋值GLl0．000．300．701．00小数泥石流暴发频率L2<1010,-,5050N100>100百分数定量赋值GL20．000．300．701．00小数流域面积Sl<0．50．5—1010N35>35 kma定量赋值G810．000．300．701．00小数主沟长度S2<11—55—10>10 km定量赋值Gs20．000．300．701．00小数流域相对离差S3<0．20．2"0．50．5～1．0>1．0 km定量赋值G93 o．oo o．30 o．701．oo小数形成区山坡平均坡度S5<2525N4040～50>50度定量赋值G860．000．300．701．00小数流域切削密度S6<55—1010,一20>2d km／km2定量赋值G86 o．oo o．30 o．701．oo小数主沟床弯曲系数S7<1．101．IoNl．25L．25—1．40>1．40小数定量赋值G日70．000．300．701．00小数泥砂补给段长度比S9<0．100．10一o．300．30—o．60>o．60小数定量赋值Gso0．000．30 o．701．00小数24h最大降雨量Slo<2525N5050～100>100 mill定量赋值S$100．000．300．701．00小数年平均降雨量Sn200,,。N,-一1200>1200或<200 film定量赋，值Gsn0．000．300．701．00小数人口密度$14<5050一-,N250>250人／kma定量赋值GSl40．000．300．701．oo小数4泥石流危险度判定实践及其检验我们选择云南东川地区12条已作过详细考察的重点泥石流沟作为实践和检验对象[。1，泥石流危险度判定和检验结果见表4。从表4可以看出，作为参照标准的12条泥石流沟中有8条沟的危险度判定结果可靠，4条较可靠，两条略偏高，2条略偏低。由此推断出本研究提出的泥有流危险度定量判定方法具有60％以上的可靠度。在应用实践中参考泥石流危险度作为泥石流防治规划和工程设计的科学依据时，建议对风=0．60---0．85之间的沟谷予以高度重视和特别关注。因这类沟谷具有很高的泥石流潜在危害性，一旦泥石流暴发往往会造成意想不到的严重后果和重大灾难。而对风>o．85的泥石流沟，人们亲眼目睹了泥石流的强烈活动和严重危害，危险意识较强，心理准备充分，泥石流造成突发性重大灾难的可能性反而较小。对于风<0．60，特别是风<0．50的沟谷，虽然泥石流造成严重危害的可能性不大，但也不可掉以轻心。在泥石流危险度判定实践中，一些人总希望能定出一个危险度阈值，低于这一阈值，则判为非泥石流沟。事实上，泥石流沟和非泥石流沟本无绝对界线可言。对山区某一沟谷来说，不能因它过去未发生过泥石流，现在也未发生泥石流，就断定它今后永远也不会发生泥石流而定为非泥石流沟，因此设定一个危险度阈值来判定泥石流沟与非泥石流沟是没有必要的。6灾害学1998年6月裘4云南东111i]、江流域重点泥石流沟危险度判定结果及其检验沟名泥石流危险度典型灾害。危害现状及活动趋势评价判定结果蒋家Rd=o．9845沟大桥Rd=o．8534河大白泥沟小白泥沟迭朵沟Rd=o．8274Ra一0．7962Rd=o．7728小海Rd—o．时深沟Rd。0·6845石蒿Ra=。．6585因民Rd=0．648I沟嚣耻o．6zz-沟蓑Ra苴0．Ⅲs沟1919N1968年问泥石流曾7次堵断小江，累计堵江时间达245d．1965N1985年共暴发泥石流251次，被称为东川泥石流之王．中科院泥石流观测站建于该沟．是目前世界上唯一能长期观测到泥石流的野外台站．1890一1930年间泥石流共冲埋5个村庄，总计320户。1919—1933年泥石流暴发最盛。一年可达十几次。前锋龙头最高可达7m，最大流置达2000mS／s。1976～1985年综合治理后，泥石流危害巳大为减轻。1902～1980年间泥石流曾7次堵断小江．致使隧道开裂变形，严重缩短铁路使用期。泥石流最大堆积厚度达6m．最大流量达2000m3／s。目前仍处于强盛期。泥石流堵江频度和危害性与大白泥沟相似．最大一次堵江时间达24h。1977年以后泥石流活动有所减弱，但一旦沟床刷深。滑坡复活．泥石流又将随之处于强烈活动期。为一间歇性泥石流沟，大规模的粘性泥石流约loa为一周期，间歇期间。多为小规模稀性泥石流。由于达朵平台有村民3025人，耕地，稻田148ha。是达朵沟最富裕的地方。因此对其泥石流危险性也不能低估．为一老泥石流淘。历史上曾多次暴发过大规模粘性泥石流．从30年代至80年代初，泥石流活动减弱．但1983年又重新复活。暴发过一次规模较大的泥石流。流域内有6个乡．955户．5099人，耕地面积379ha．因此泥石流的潜在危险性仍较大．为一老泥石流沟，下游穿越东川市北部，长约2km．对市区构成直接威胁．最近一次泥石流暴发在1983年．为一次规模中等的稀仁E泥石流，但在暴雨和地震的激发下，暴发大规模粘性泥石瀛的可能性仍然存在。为近期十分活跃的粘性泥石流沟，小规模泥石流一年多次暴发，大规模泥石流在大暴雨激发下极易发生，且直接威胁东川市南部．城建局于1972年在沟内修建了两座拦沙坝和3500m长的排导槽。对泥石流的进一步发展有所控制。1984年5月27日，因民沟铜矿暴发了一次灾害性泥石流。死121人，伤34人．直接经济损失达I100万元．泥石流最大流量为400ms／s．搬运的最大漂粒直径为5．5m．该沟历史上未曾暴发过泥石流．是一条间歇期长．频率低的泥石流沟．泥石流活动始于50年代．1958和1962年暴发过两次较大规模的灾害性泥石流．60N70年代为间歇期。80年代后，又重新复活，现正处于发展旺盛期．近年来暴发过三次大规模泥石流．第一次暴发于1981年6月30日，泥石流冲毁渡槽、铁路桥台和路轨造成直接经济损失50万元；第二次暴发于1983年6月22日，灾害最大．损失元；第三次暴发于1984年5月28日．造成损失100万元．泥石流最大流量达1140m8／s，前锋龙头高达10m．现正处在发展旺盛期．可靠可靠可靠可靠较可靠(略偏高)较可靠(略偏高)可靠较可靠(略偏低)可靠可靠较可靠(略偏低)本研究提出的泥石流危险度定量判定方法可应用于我国～切有可能发生暴雨泥石流的自然沟谷和已确认的暴雨泥石流沟谷。当所判定的沟谷未发生过泥石流时，取一次泥石流冲出物最大方量和泥石流暴发频率为零；当所判定的沟谷已发生过泥石流时，取它们的实际值或间接估算值。●第2期刘希林等。中国【JI区沟谷泥石流危险度的定量判定法7．__．__H-_．_-—————-————一—————————————————————————————————_-．H——————：—————————————————_—————————-————-—·H__-·__—·—__-·_I—_‘‘—。1_。’。。-。’’’。。’‘’一8参考文献邓聚龙．灰色系统基本方法．武汉；华中理工大学出版社，1987，73～81谭炳炎．泥石流沟严重程度的数量化综合评判．水土保持通报，1986：6(2)姚令侃．降雨泥石流形成要素的分析．水土保持通报．1987；7(2)中国科学院成都山地灾害与环境研究所．泥石流研究与防治．成都：四】11科学技术出版社．1989．1—77刘希林．泥石流危险度判定的研究．灾害学，1988：3(3)足立胳治．土石流免生危险度。判定lz7Ur．新砂防，1977，29(4)．7N16(日文)0．Hangr andG．C．Morgan．Quantitative analysis of debris torrent hazards for design of remedial measures．CanadianGeoteehniealJournal．1984。21。663,'-'677杜榕桓等．云南小江泥石流综合考察与防治规划研究．重庆：科学技术文献出版社重庆分社。1987．213,"284QUANTITAIVEJUDGMENTONTHEDEBRISFLOWRISKDEGREELiuXilin(1)TangGhuan(2)ZhangSonglin(1)AbstractBased011 the result of systematic expert survey，the paper has fixed the maximllm volume and-frequency of a debris flow as the1eading factors and optimized11 secondary factors for the judgment on the debris flow risk degree．TheC】assification of the risk degree and the weights of these risk factors have been determined in terms of their correlative sequ— enCe．Key wo rdsDebris flow，Risk degree，Risk factors，Risk factor grade(1)Institute ofMountainDisasters andEnvironment，Chenghu‘．(2)YunnanInstitute ofGeography l第8卷第2期1993年6月灾害学JOURNALOFCATASTROPHOLOGYV01．8No．2Jun．1993洪灾遥感监测与信息复合分析·魏文秋陈秀万张继群(武汉水电学院，武汉)摘要本文分析了单一遥感信息在洪灾监测中的局限性I探讨了同一区域内遥感信息之间或遥感信息与非遥感信息之间的匹配复合，并就信息复合技术在洪灾监测中的应用作了论述。关键词洪水灾害，遥感’信息复合我国地处东亚大陆，地形地势情况复杂，气候地区差异很大，东部受季风气候和热带气旋影响，暴雨洪水灾害非常突出。频繁的洪水灾害每年都给社会经济和人民的生命财产造成巨大损失。1991年因洪涝灾害全国农作物受灾面积2400万ha，其中成灾(减产30％)面积1400万ha，绝收面积321．8万ha，因灾死亡5113人，倒塌房屋498万间，直接经济损失达779亿元人民币[¨。现代遥感技术和航天技术的发展为地球资源和环境研究开辟了广阔的道路，也为自然灾害的调查和防治提供了崭新的手段。在洪水灾害发生前，遥感技术可以不断提供关于洪水灾害发生背景和条件的大量信息，有助于圈定洪水灾害可能发生的地区、时段及危险程度，采取必要的防灾措施，减轻灾害造成的损失，在灾害发生过程中，可以不断监测洪灾的进展和态势，及时把信息传输到各级抗灾指挥机关，帮助他们有效地组织抗灾活动，在成灾以后，可以在大范围内迅速、准确地查明受损情况，圈定受淹地区，以便及时组织救灾。在过去20多年中，遥感技术在洪水灾害监测中发挥了重要作用，但由于过去的研究大多使用单一遥感信息，使遥感技术的潜能没有得到充分的发挥，本文在探讨信息复合技术的基础上，分析应用复合遥感信息监测洪水灾害的可能性与先进性。1遥感技术在洪灾监测应用中的回顾空间遥感技术由70年代的实验阶段已经进入80年代全面应用阶段，对自然灾害的监测和预报已取得巨大的经济效益。据不完全统计，美国每年仅用气象卫星预报各种灾害，即可避免损失折合20亿美元[2]。用遥感资料进行洪水预测、了解受灾情况，在美国、加拿大、日本、巴基斯坦、墨西哥、哥伦比亚、巴西、泰国、孟加拉国等国家也得到广泛的应用，其成果是显著的，所获得的经济效益是任何其他技术方法都无法伦比的。在我国，1981年东北三江平原大水、1984年合肥大水、1985年辽河大水等都通过气象卫’国家。八五。攻关课题(85-724—0卜02)研究报告之一．收稿日期1993一ol—13第2期魏文秋等t洪灾遥感监测与信息复合分析9星取得了很好的应用效果。1986年7月用气象卫星对东辽河流域、松花江流域洪水灾情进行实时监测应用，反映较好。自1987年开始水利部等连续3a开展了防汛遥感应用研究，取得了突破性进展。1987年在永定河下游的防洪遥感试验[3]，首次在我国实现了机载真实孔径侧视雷达图像的实时传输，将传回的河道电视图像实时进行计算机处理，并建立了永定河蓄滞洪区的防洪数据库和河道现状查询库。1988年黄河防洪遥感试验[¨，第一次将黄河洪水图像和水位数据通过微波干线和通讯卫星两条途径传到北京。传回的洪水图像和水位数据可以实时进入计算机处理，并与试验中建立的防洪数据库联用，快速调查出洪水淹没范围和损失。1989年荆江洞庭湖地区和淮河的试验，突破了全天候准实时监测洪水的大关，用机载合成孔径雷达在万米高空透过云雾，监测了淮河第二次洪峰，获得了非常好的洪水图像。而且由于实现了雷达图像的准实时传输，比用雷达常规方法监测提前了13h看到图像。此外，还利用机载合成孔径雷达图像调查辽河盘锦地区洪水灾害，利用航空彩红外遥感图像调查永定新河行洪障碍物的分布和面积等，都获得较好的效果。由上可见，应用遥感技术监测洪水灾害的研究在国内外都有不少。但定性研究如判别洪水淹没的大致范围等较多，而定量研究如灾害损失计算等却很少，试验性研究较多，而应用性研究较少。并且这些研究有一个突出特点是使用单一种类遥感资料，其结果必然限制了研究的精度。2‘一遥感信息复合技术不同来源(气象卫星、陆地卫星、飞机等)的遥感信息各具有一定的空间分辨率、波谱分辨率和时间分辨率，也各有其主要的应用对象和特色，同时又有其应用中的局限性。如果将多种遥感数据进行复合与综合分析，便可弥补单一信息之不足，以达到多种信息源的相互补充、相互印证。信息复合，是指同一区域内遥感信息之间或遥感信息与非遥感信息之间的匹配复合。它包括空间配准和内容复合两个方面，从而在统一地理坐标系下构成一组新的空间信息。信息复合的目的是突出有用的专题信息，以改善目标识别的图像环境，因而，信息复合的关键在于；充分认识研究对象的地学规律；充分了解每种复合数据的特点和适用性，同时考虑不同遥感数据之间的波谱信息的相关性引起的有用信息增加与噪声误差的同步增加，以便对多种遥感数据做出合理的选择，准确地进行几何配准，即解决遥感图像的几何畸变及其以几何纠正为基础的空间配准问题。信息复合的信息源可以是遥感的，也可以是其它手段获得的信息。它们的复合往往可以得到原来几种单一信息所不能提供的新信息。因此，信息复合方法具有广泛的实用意义，也是目前遥感应用的前沿[¨。根据信息源的不同，可将信息复合分为遥感信息之间的复合和遥感信息与非遥感信息之间的复合两大类。而前者又包括遥感信息波段之间的复合、多时相遥感信息间的复合和多平台遥感信息间的复合(图1)。多波段遥感信息复合是针对同一种传感器所获得的多波段遥感信息(如NOAA／AVH—RR的五个波段信息，LANDSAT／MSS的四个波段信息、LANDSAT／TM的七个波段信10灾害学1998年6月遥感信息复合遥感信息之间的复合遥感信息与非遥感情．皂、之问的复合多波段遥感信息I司的复合多时相遥感信息间的复合多平台遥感f。i息阳J的复合图1遥感信息复合分类简图息、SPOT的四个波段信息等)而言，是图像处理中最常用的方法。为了得到某一专题要素，利用物体在不同波段中反映的差异性选择最适合反映这种要素的波段进行不同的运算(加、减、乘，比等)，完成信息复合，以突出这一要素，获得最佳效果。波段间的复合按照不同的研究目的可以采用多种多样的方法，波段的选择与组合既有确切的物理意义又具有某些不确定性，具有模糊性。基于地物光谱特征的时间效应，可以进行多时相遥感信息匹配复合。这种复合一般有两个目标，一是考虑要识别的地面目标在不同时间的光谱与空间特征的变化规律来选择必要的遥感信息进行复合处理，提高识别能力和分类的精度，二是利用不同时相的遥感信息匹配复合，获得地面目标(资源与环境)变化的影像信息，以进行动态分析。如研究森林、土地，草场资源的变化，气候、水库、湖泊、河流的演变规律，城市的扩展状况等都取得过较好的效果r6“l¨o不同遥感平台(气象卫星、陆地卫星，海洋卫星、飞机等)位于特定的定位高度。携带着不同类型的传感器，因而所获得的遥感信息的空间分辨率、视场大小等特征均有较大差异。在进行专题研究时，综合考虑多种遥感平台上不同传感器获取的遥感信息的特点，进行不同平台遥感信息的复合处理将是有益的。通常空间分辨率差异较大的遥感信息的复合，主要用于局部区域。在宏观性研究的基础上，选择重点区域利用空间分辨率较高的遥感信息的特点，进行复合处理，以进行细节性研究。例如，为了提高图像的分辨率，Schowergerdt c11】采用从高分辨率的波段图像上提取高频信息，然后将它叠加到低分辨率波段图像上的方法来重建图像，CllcheCn】则通过SPOT全色和多光谱图像的配准复合来增强图像的清晰度’Ch- avezl：181将TM图像数据与数字化的NHAP图像数据进行合并，产生的图像能满足制作1：24万地图的精度要求，胡德永等[¨】采用波段替换的方法，将SPOT图像与TM图像进行复合等等。随着遥感信息源的不断增加和应用水平的提高，人们越来越感到由于遥感本身及其应用中的局限性，要真正认识事物，并非遥感独家所能完成，它需要其它学科的支持。只有实现遭感信息与非遥感信息的复合，进行综合分析，才能更好地发挥作用。以遥感信息与地理数据的复合研究为例。陆地卫星遥感数据是地面景物的光谱特征的反映。地面采集的各种地理数据则是在一定的地学规律控制下以散乱的多等级的不同量纲的形式，按统计特征反映下垫面的实际自然状况。依据模／数转换原理，可将各种地理数据按一定的数学模式和地面网格系统进行编码，并将每一网格单元的编码数据进行量化，使其与遥感数据兼容、完成地理数据的影像化，产生地学影像G(x，y)。将G(x，y)作为一个独立的波段，经过严格的几何校正与配准后与其它波段的遥感信息R

文章来源：《遥感学报》 网址: http://www.ygxbzz.cn/qikandaodu/2020/1217/459.html