楊 昆，黃詩峰，辛景峰，馬建威

（1.中國水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；2.水利部遙感技術(shù)應(yīng)用中心，北京 100038；3.水利部防洪抗旱減災(zāi)工程技術(shù)研究中心，北京 100038）

1 引言

1980年，水利部遙感技術(shù)應(yīng)用中心（以下簡稱“中心”）的建立是我國水利遙感拉開序幕的標(biāo)志。我國洪澇災(zāi)害頻繁，洪澇災(zāi)害監(jiān)測也是我國最早開展水利遙感應(yīng)用的領(lǐng)域之一。1987年中心會同中國科學(xué)院、國家測繪局、國家氣象局在永定河下游、黃河下游、長江荊江段、洞庭湖區(qū)、淮河干流開展了“防汛遙感應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”，相關(guān)研究成果在1991年中國東部特大洪水監(jiān)測中發(fā)揮了顯著作用。由于災(zāi)害監(jiān)測的時效性要求很高，中心在“八五”和“九五”期間又會同中國科學(xué)院、國家遙感中心航空遙感一部等單位成功研制了“航空遙感實(shí)時傳輸系統(tǒng)”，可準(zhǔn)實(shí)時地滾動顯示和打印洪澇遙感圖像。該成果被列為“八五”科技攻關(guān)十大世界領(lǐng)先成果，在1994、1995、1998、2003年的特大洪水監(jiān)測中都發(fā)揮了重大作用［1］。1990年代中期至2010年，隨著遙感技術(shù)發(fā)展，水利遙感應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展，旱情遙感監(jiān)測逐步開展。在“九五”科技攻關(guān)“旱災(zāi)監(jiān)測與評估業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)的建立與試運(yùn)行”專題研究中，分析研究了多種干旱宏觀監(jiān)測方法，建立了基于NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)的旱情遙感監(jiān)測系統(tǒng)?；贜OAA/AVHRR和MODIS等數(shù)據(jù)，對我國境內(nèi)發(fā)生的重大干旱進(jìn)行了遙感動態(tài)監(jiān)測。2010年至今，隨著高分重大專項(xiàng)實(shí)施，水利遙感朝著業(yè)務(wù)化應(yīng)用方向發(fā)展，水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測遙感應(yīng)用初步實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化。每年汛期，依托GF-3、RadarSat-2、COSMO-SkyMed等多種雷達(dá)衛(wèi)星和GF1、GF2、BJ2等光學(xué)衛(wèi)星等多源遙感數(shù)據(jù)，可在1～3 d對境內(nèi)洪澇災(zāi)害開展應(yīng)急監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果及時上報國家防辦。在干旱監(jiān)測方面，中心依托國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程，開展水利部旱情遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，目前實(shí)現(xiàn)了全國每旬一期旱情遙感監(jiān)測圖，監(jiān)測成果進(jìn)入中央抗旱業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為抗旱工作提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

2 水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測研究進(jìn)展

2.1 洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展遙感技術(shù)對于重大自然災(zāi)害的監(jiān)測與評估具有特殊的優(yōu)勢和潛力，尤其是對洪澇災(zāi)害的監(jiān)測評估。利用遙感監(jiān)測評估洪澇災(zāi)害在我國已有較長歷史，走在了其它遙感技術(shù)應(yīng)用的前頭，為防洪減災(zāi)決策提供了有力技術(shù)支持。

2.1.1 1980年代的防洪遙感試驗(yàn) 早在1983年，中心就用地球資源衛(wèi)星的TM影像調(diào)查了發(fā)生在三江平原撓力河的洪水，成功地獲取了受淹面積和河道變化的信息。1984年和1985年，用極軌氣象衛(wèi)星分別調(diào)查了發(fā)生在淮河和遼河的洪水。1987—1990年，在國家科委組織下，水利部、中國科學(xué)院、國家測繪局、國家氣象局和國家遙感中心航空遙感一部等眾多部門和單位合作，先后在永定河下游、黃河下游、長江荊江河段和洞庭湖區(qū)以及淮河干流，開展了大規(guī)模的防洪遙感應(yīng)用試驗(yàn)?；谠撛囼?yàn)，在我國首次建立了全天候和準(zhǔn)實(shí)時監(jiān)測洪水的遙感系統(tǒng)，使國家防汛指揮部門在遠(yuǎn)離洪水幾百公里甚至幾千公里之外的指揮部里就可及時了解洪水的現(xiàn)場情況［2-3］。

1991年東部地區(qū)發(fā)生特大洪澇災(zāi)害時，利用該系統(tǒng)曾對太湖流域、淮河流域、滁河—巢湖流域以及武漢地區(qū)的洪水進(jìn)行了監(jiān)測，其中太湖流域與淮河流域的洪水圖像還進(jìn)行了準(zhǔn)實(shí)時傳輸，對淮河流域、太湖流域、滁河—巢湖流域以及安徽、江蘇、湖北三省的受災(zāi)面積進(jìn)行了評估［4］。雷達(dá)洪水圖像準(zhǔn)實(shí)時傳輸?shù)剿?，用于國家防總召開的抗洪救災(zāi)會商，發(fā)揮了重大作用，效果顯著，受到國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)和國家防汛指揮部的高度評價和國內(nèi)外同行的廣泛重視。該成果獲得國家科技進(jìn)步一等獎。

2.1.2 1990年代全天候?qū)崟r航空遙感系統(tǒng)的研制 繼防汛遙感應(yīng)用試驗(yàn)之后，國家“八五”重大科技攻關(guān)和“863高技術(shù)”計(jì)劃又共同支持了全天候?qū)崟r航空遙感系統(tǒng)的研制。該項(xiàng)目由國家科委、水利部、中科院和國家遙感中心航空遙感一部等4個部門共同組織，1991年4月啟動，1996年4月通過國家驗(yàn)收和鑒定。

該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)采用機(jī)—星—地模式，由航空遙感平臺分系統(tǒng)、雷達(dá)實(shí)時成像分系統(tǒng)、航空衛(wèi)星通信分系統(tǒng)以及地面圖像信息處理分系統(tǒng)幾部分組成，實(shí)現(xiàn)了全天候工作、圖像實(shí)時（秒級）傳輸、應(yīng)用機(jī)動靈活、覆蓋面積大以及災(zāi)情評估等5大功能。該系統(tǒng)在研制期間和研制成功后，于1994—1996年的汛期連續(xù)3年先后對廣東、廣西、江西、湖南、湖北、遼寧、河北7省區(qū)的洪水進(jìn)行了實(shí)時監(jiān)測，發(fā)揮了重大作用［5］。項(xiàng)目成果被列為我國“八五”攻關(guān)十大世界領(lǐng)先水平項(xiàng)目的第一名。

在該項(xiàng)目基礎(chǔ)上，“九五”期間，通過進(jìn)一步的科技攻關(guān)，將雷達(dá)圖像實(shí)時傳輸分辨率由6 m提高到3 m，并且在數(shù)據(jù)實(shí)時壓縮、GPS數(shù)據(jù)與雷達(dá)數(shù)據(jù)的實(shí)時復(fù)合與傳輸、系統(tǒng)可靠性及工程化方面做了許多改進(jìn)。2003年10月，航空遙感實(shí)時傳輸系統(tǒng)工程化與試運(yùn)行成果獲得中國水科院2000年度科技進(jìn)步應(yīng)用一等獎，2003年又獲得大禹水利科學(xué)技術(shù)三等獎。

2.1.3 重大自然災(zāi)害監(jiān)測評估業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)的建立 “九五”期間，科技部在16個國家重中之重科技攻關(guān)項(xiàng)目之一的“遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)綜合應(yīng)用研究”中，列入“重大自然災(zāi)害監(jiān)測與評估業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)的建立”課題，將“水、旱災(zāi)害監(jiān)測與評估業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)的建立與試運(yùn)行”作為一個專題。該專題按業(yè)務(wù)化和實(shí)用化的要求，對水旱災(zāi)害監(jiān)測與評估中仍未解決的關(guān)鍵技術(shù)繼續(xù)進(jìn)行科技攻關(guān)，主要目標(biāo)為建立一套的洪澇災(zāi)害監(jiān)測與評估技術(shù)規(guī)程，使決策指揮調(diào)度、監(jiān)測與評估的技術(shù)流程、數(shù)據(jù)管理、以及產(chǎn)品與成果的編制、輸出和傳輸?shù)雀訕?biāo)準(zhǔn)，令決策、指揮、管理和運(yùn)行更加科學(xué)和規(guī)范。

通過攻關(guān)研究，解決了星載和機(jī)載洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測的系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了軟硬件、模型和方法以及數(shù)據(jù)的集成，建成了一個可業(yè)務(wù)化運(yùn)行的集成系統(tǒng)。系統(tǒng)于1999年4月初步建成，并在1998、1999年及2000年開展了業(yè)務(wù)化試運(yùn)行，為國家防汛抗旱總指揮部以及通過國家遙感中心向國務(wù)院辦公廳秘書局提供了大量監(jiān)測服務(wù)。1998年，在系統(tǒng)集成工作尚還未完成時就執(zhí)行了9次監(jiān)測任務(wù)，大多在36 h內(nèi)完成任務(wù)，1999年4月系統(tǒng)集成之后，處理速度進(jìn)一步提高，高分辨率衛(wèi)星監(jiān)測評估執(zhí)行時間均不超過24 h，而用機(jī)載SAR的也縮短到36 h。2000年隨著基礎(chǔ)資料條件的完善，高分辨率衛(wèi)星監(jiān)測評估全部在12 h以內(nèi)完成［6］。

洪澇災(zāi)害監(jiān)測評估集成系統(tǒng)成果2001年被評為“九五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃優(yōu)秀科技成果，并獲得中國水科院2000年度科技進(jìn)步應(yīng)用一等獎以及2003年度水利部大禹水利科學(xué)技術(shù)三等獎。

2.1.4 洪澇災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報與災(zāi)情評估技術(shù) 2002年2月至2004年8月，中心承擔(dān)國家科技部公益研究專項(xiàng)“洪澇災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)報與風(fēng)險管理系統(tǒng)研究”。系統(tǒng)地分析和研究了洪澇災(zāi)害的遙感監(jiān)測技術(shù)，對基于SAR數(shù)據(jù)的快速糾正和洪澇水體的自動提取技術(shù)進(jìn)行了研究。在利用Radarsat數(shù)據(jù)對2003年淮河流域洪水進(jìn)行遙感監(jiān)測的應(yīng)用中，為淮河流域防洪減災(zāi)決策提供了重要的參考。探討了遙感與GIS在分布式流域水文模型中的應(yīng)用，以淮河流域?yàn)槔?，建立了水文學(xué)與水力學(xué)相結(jié)合的洪水預(yù)報模型，并利用遙感技術(shù)獲取了模型中的部分參數(shù)，模型的預(yù)報精度達(dá)到了防汛指揮調(diào)度的要求。全面、深入地探討了基于遙感與GIS的洪澇災(zāi)害損失評估技術(shù)方法，重點(diǎn)研究了洪澇水體空間分布信息的獲取與計(jì)算方法、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的空間展布、洪災(zāi)損失率的確定與計(jì)算方法等。在上述研究的基礎(chǔ)上，建立了基于GIS空間信息格網(wǎng)的洪澇災(zāi)害損失評估模型，并通過2003淮河流域洪水蓄洪區(qū)的洪災(zāi)損失評估驗(yàn)證了損失評估模型的可行性。該成果2004年獲中國水科院科技進(jìn)步一等獎，2005年獲水利部大禹科技進(jìn)步二等獎。

2.1.5 高分水利遙感應(yīng)用示范系統(tǒng)（一期）—洪澇災(zāi)害監(jiān)測 2013—2015年，依托高分水利遙感應(yīng)用示范系統(tǒng)（一期）—水旱災(zāi)害監(jiān)測子系統(tǒng)科研和示范應(yīng)用項(xiàng)目，開展了針對我國自主高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)的洪澇災(zāi)害監(jiān)測研究。該項(xiàng)目重點(diǎn)針對GF-3號衛(wèi)星SAR影像特點(diǎn)，研發(fā)單極化SAR、雙極化SAR和全極化SAR數(shù)據(jù)的水體自動提取方法；利用DEM等數(shù)據(jù)，研究影像山體陰影剔除方法，從而提高了洪澇災(zāi)害水體提取的精度［7］；在多時相洪水遙感監(jiān)測基礎(chǔ)上，基于改進(jìn)變分水平集方法，定量化反演洪水淹沒歷時，實(shí)現(xiàn)具有時空一致性的洪澇淹沒歷時專題圖制作。

2.2 旱情遙感監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展干旱現(xiàn)象比較復(fù)雜，其遙感監(jiān)測不像洪澇監(jiān)測那樣直接簡單，但遙感技術(shù)以其宏觀、快速、動態(tài)、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，是干旱監(jiān)測研究的有效重要手段。

中心于1990年代初，在河南、山東和吉林就開始了旱情遙感監(jiān)測的試驗(yàn)研究，利用ERS、JERS以及機(jī)載SAR圖像在山東萊陽、招遠(yuǎn)等地進(jìn)行三同步土壤水分監(jiān)測試驗(yàn)研究。在“九五”科技攻關(guān)“旱災(zāi)監(jiān)測與評估業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)的建立與試運(yùn)行”專題研究中，分析研究了多種干旱宏觀監(jiān)測方法，建立了基于NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)的旱情遙感監(jiān)測系統(tǒng)。

2001年起，中心承擔(dān)了國家社會公益研究專項(xiàng)資金項(xiàng)目“旱情遙感監(jiān)測實(shí)用方法與業(yè)務(wù)化實(shí)驗(yàn)研究”，在系統(tǒng)分析當(dāng)前國內(nèi)外干旱遙感監(jiān)測研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，探討了現(xiàn)有模型方法的優(yōu)勢與不足，提出了改進(jìn)的旱情遙感監(jiān)測模型［8-10］。通過在黑龍江省進(jìn)行的試驗(yàn)研究，建立了旱情遙感監(jiān)測信息系統(tǒng)以及基于新安江水文模型的墑情預(yù)報系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布系統(tǒng)。該項(xiàng)成果在理論方法以及系統(tǒng)集成方面具有突破和創(chuàng)新，獲2004年度中國水科院科技進(jìn)步應(yīng)用二等獎。

從2003年開始，承擔(dān)了科技基礎(chǔ)性工作與社會公益研究專項(xiàng)“水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測預(yù)警技術(shù)體系研究與建立”項(xiàng)目。重點(diǎn)對旱情遙感監(jiān)測模型的開發(fā)、旱災(zāi)評估方法、旱情預(yù)測與預(yù)警方法等進(jìn)行了研究［11］。建立了不同旱情遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理和處理方法，提出了夜間遙感圖像云識別的新方法，并開發(fā)了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和基于水量平衡的土壤墑情預(yù)報模型，建立了基于上述模型的土壤墑情預(yù)報方案。該項(xiàng)研究獲2008年度中國水科院科技進(jìn)步應(yīng)用一等獎。

2006年起先后完成了科技部社會公益研究專項(xiàng)“官廳密云水源地安全遙感監(jiān)測與評估”、水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“災(zāi)難性洪旱回溯模擬及對策評估關(guān)鍵技術(shù)研究”、863計(jì)劃課題“面向服務(wù)的區(qū)域河流遙感監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)”等研究任務(wù)，對水體面積提取、地表參數(shù)反演［12-14］、歷史旱情模擬等方法進(jìn)行了深入研究，為干旱指數(shù)計(jì)算、旱情監(jiān)測模型研制奠定了基礎(chǔ)。

2013年承擔(dān)了“高分水利遙感應(yīng)用示范系統(tǒng)（一期）—水旱災(zāi)害監(jiān)測”等高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項(xiàng)，對土壤含水量反演、旱情監(jiān)測產(chǎn)品制作等進(jìn)行了深入研究，建立了旱情監(jiān)測產(chǎn)品生產(chǎn)流程與規(guī)范［15-16］。

2015年起承擔(dān)了國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程“水利部旱情遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)”項(xiàng)目，對數(shù)據(jù)自動化處理、數(shù)據(jù)融合、模型方法、專題分析、技術(shù)集成等進(jìn)行了深入研究［17-19］，在旱情遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)化應(yīng)用上取得了顯著進(jìn)步。

通過近30年的技術(shù)研究，在多源數(shù)據(jù)處理、旱情指標(biāo)、監(jiān)測模型、旱情分析、旱情評估等方面有所突破，在大范圍、宏觀旱情監(jiān)測方法研究取得了一定進(jìn)展。旱情遙感監(jiān)測研究成果總體上達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，在旱情評估方面達(dá)到世界先進(jìn)水平。

3 水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測應(yīng)用進(jìn)展

3.1 洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測應(yīng)用進(jìn)展洪澇災(zāi)害的遙感監(jiān)測評估業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)在1999年4月初步建成，在2005、2008、2013、2015、2017年先后5次進(jìn)行大的更新，使得其不斷滿足日益增長的衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理的需要和洪澇應(yīng)急監(jiān)測的需求，在1998年長江松花江流域洪水、2000年西藏易貢山發(fā)生特大滑坡、2003年淮河流域洪水、2008年四川省汶川地震、2010年青海玉樹地震、2013年黑龍江流域洪水、2014年云南魯?shù)榈卣稹?016年長江中下游洪水、2017年吉林省永吉縣特大洪水等一系列的突發(fā)涉水災(zāi)害中，該系統(tǒng)均發(fā)揮了重要作用。利用該系統(tǒng)開展洪澇災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測，為國家防汛抗旱總指揮部辦公室以及通過國家遙感中心向國務(wù)院辦公廳提供了一系列的信息服務(wù)。典型應(yīng)用實(shí)例如下。

（1）1998年，長江、松花江流域發(fā)生嚴(yán)重洪澇災(zāi)害。中心通過衛(wèi)星遙感與航空遙感相結(jié)合，動態(tài)獲取長江流域和松花江流域洪澇影像，并將監(jiān)測結(jié)果及時報送國家防辦及相關(guān)部門，為防洪救災(zāi)提供重要支撐。其中基于航空遙感的大慶油田油井受淹情況監(jiān)測成果第一時間送到現(xiàn)場，為油田防洪和生產(chǎn)調(diào)度提供了第一手資料，為油田在大災(zāi)之年超額完成生產(chǎn)任務(wù)貢獻(xiàn)了力量。為此，大慶市委專門發(fā)來了感謝信。

（2）2008年5月12日四川省汶川地區(qū)發(fā)生了強(qiáng)烈地震，地震誘發(fā)了眾多崩滑流災(zāi)害。部分沿江河兩岸分布的大型滑坡堵塞河道，形成堰塞湖。中心采用福衛(wèi)2、SPOT5、中巴資源衛(wèi)星、北京1號小衛(wèi)星、ALOS、遙感1號、Envisat和Radarsat等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，對35個大型地震堰塞湖進(jìn)行了監(jiān)測，并對唐家山堰塞湖進(jìn)行了連續(xù)動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果為國家防辦地震堰塞湖科學(xué)處置與減災(zāi)決策提供了科學(xué)依據(jù)。

（3）2010年4月14日，青海省玉樹藏族自治州發(fā)生了Ms7.1級地震。為了及時了解地震對當(dāng)?shù)厮こ淘斐傻挠绊?，中心利用?zāi)后高分辨率航空影像，結(jié)合震前北京一號小衛(wèi)星、SPOT正射影像，對水利工程損毀情況進(jìn)行了應(yīng)急監(jiān)測，并編寫監(jiān)測簡報報水利部，得到陳雷部長的批示。

（4）2016汛期，受超強(qiáng)厄爾尼諾現(xiàn)象影響，湖北、安徽等省發(fā)生了罕見的暴雨洪澇災(zāi)害。中心利用BJ-2號、COSMO-SkyMed等遙感數(shù)據(jù)，對湖北省新洲、童家湖等地區(qū)，安徽省安慶市、池州市等地開展了應(yīng)急監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果提交至國家防總辦公室，為準(zhǔn)確了解災(zāi)情提供了數(shù)據(jù)支持。在這一系列的應(yīng)急監(jiān)測中，針對高分辨率遙感影像，采用面向?qū)ο蠓指畹乃w識別算法，顯著提高了水體監(jiān)測的效率和精度，大大縮短了數(shù)據(jù)處理時間。

（5）2017年7月13—14日，吉林省中部地區(qū)特別是吉林市出現(xiàn)強(qiáng)降雨，局部出現(xiàn)特大暴雨。降雨導(dǎo)致吉林市境內(nèi)溫德河發(fā)生超歷史實(shí)測記錄的特大洪水，吉林市轄區(qū)局部地區(qū)受災(zāi)，永吉縣全域全方位受災(zāi)，道路橋梁中斷，房屋倒塌，農(nóng)作物受損嚴(yán)重，部分群眾被困。中心迅速啟動應(yīng)急響應(yīng)，于2017年7月14日5點(diǎn)31分獲取了永吉縣地區(qū)雷達(dá)圖像，對吉林市市轄區(qū)及永吉縣境內(nèi)洪澇災(zāi)情進(jìn)行了應(yīng)急遙感監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果及時提交給水利相關(guān)部門，為準(zhǔn)確了解淹沒范圍及救援工作提供了有力的數(shù)據(jù)支持［20］。該次監(jiān)測是利用國產(chǎn)高分三號雷達(dá)數(shù)據(jù)開展洪澇應(yīng)急監(jiān)測的典范，為后續(xù)進(jìn)一步利用高分三號數(shù)據(jù)開展突發(fā)涉水災(zāi)害的監(jiān)測提供了基礎(chǔ)。

可以看出，隨著國內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)的逐漸增多，洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測評估業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)的不斷完善，對洪澇災(zāi)害的響應(yīng)速度逐漸提高，對于我國國產(chǎn)雷達(dá)衛(wèi)星，如高分3號，可以通過應(yīng)急響應(yīng)通道快速獲取災(zāi)區(qū)影像。另外，產(chǎn)品空間分辨率逐漸提高，最高可達(dá)到米級，可以精確識別潰口信息。未來，隨著我國《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015—2025年）》的不斷實(shí)施，以及歐空局哥白尼計(jì)劃的開展，越來越多的衛(wèi)星開始組網(wǎng)觀測，將進(jìn)一步提高全球任一地區(qū)的影像覆蓋頻率。洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測評估業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)也將進(jìn)一步更新和完善，適應(yīng)新時代下的洪澇災(zāi)害監(jiān)測高頻次、高精度、快速響應(yīng)的需求。

3.2 旱情遙感監(jiān)測應(yīng)用進(jìn)展通過旱情遙感監(jiān)測技術(shù)研究，探討了旱情指標(biāo)、旱情指數(shù)、監(jiān)測模型、技術(shù)流程、產(chǎn)品規(guī)范等問題，為系統(tǒng)開發(fā)及旱情遙感監(jiān)測應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

1999年，與國家氣象局合作，利用熱慣量法、植被指數(shù)距平法、供水指數(shù)法和缺水指數(shù)法等干旱宏觀監(jiān)測方法，研發(fā)了基于氣象衛(wèi)星NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)的“旱情遙感監(jiān)測評估業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)”，從系統(tǒng)建成始，每當(dāng)有區(qū)域性旱災(zāi)時，都進(jìn)行了宏觀旱情監(jiān)測評估，向國家防汛抗旱總指揮部辦公室報告旱情狀況，并通過國家遙感中心向國務(wù)院辦公廳提供旱情信息服務(wù)。

2004年，在旱情遙感監(jiān)測模型、土壤墑情預(yù)報模型研究基礎(chǔ)上，開發(fā)了“黑龍江省旱情遙感監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)”，該系統(tǒng)具有逐旬墑情監(jiān)測、預(yù)報和發(fā)布的能力，成為利用遙感手段的全國第一個業(yè)務(wù)化的省級干旱監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)自2004年投入運(yùn)行，在黑龍江省抗旱減災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。

2006年，集成旱情遙感監(jiān)測模型、旱災(zāi)評估模型、土壤墑情預(yù)測模型等，研發(fā)了“全國旱情遙感監(jiān)測評估預(yù)報系統(tǒng)”。利用該系統(tǒng)對2006年重慶和四川地區(qū)旱情、2010年西南五省干旱、2014年北方14省市旱情進(jìn)行了動態(tài)監(jiān)測。

2016年，在前期旱情遙感監(jiān)測應(yīng)用研究基礎(chǔ)上，開發(fā)了“水利部旱情遙感監(jiān)測系統(tǒng)”，該系統(tǒng)是國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程的重要部分，自2017年起開始系統(tǒng)運(yùn)行，每年為國家防辦提供30多期全國和重點(diǎn)區(qū)域的旱情監(jiān)測產(chǎn)品以及典型水體的監(jiān)測報告［19］。特別是在黑龍江省旱情監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用，為黑龍江省防辦每旬提供1期旱情監(jiān)測信息。旱情遙感監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)在我國東北區(qū)和華北區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用示范，運(yùn)行效果良好，對我國旱情遙感監(jiān)測方面的推廣應(yīng)用具有重要的示范作用，潛在的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益巨大，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

總之，在旱情遙感監(jiān)測技術(shù)研究基礎(chǔ)上，逐步解決了軟件、數(shù)據(jù)、模型與方法等問題，實(shí)現(xiàn)了旱情遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)化應(yīng)用。今后應(yīng)綜合遙感、氣象、水文、農(nóng)業(yè)、生態(tài)等因素，結(jié)合土地利用、灌溉條件、水利設(shè)施等對農(nóng)業(yè)旱情、城鎮(zhèn)干旱缺水、生態(tài)干旱等進(jìn)行監(jiān)測評估，為國家抗旱減災(zāi)提供重要依據(jù)。

4 水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測技術(shù)研究展望

經(jīng)過多年的發(fā)展，水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測技術(shù)取得了很大進(jìn)展，在防洪抗旱減災(zāi)中發(fā)揮了重要作用，但面對防洪抗旱減災(zāi)新形勢與新要求，水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測技術(shù)離實(shí)用化、業(yè)務(wù)化的目標(biāo)還有一定距離。目前急待解決的問題和發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1 全天候、全天時大范圍洪澇災(zāi)害監(jiān)測隨著我國國家基礎(chǔ)空間設(shè)施的開展，越來越多的衛(wèi)星發(fā)射升空，顯著提高了我國的衛(wèi)星遙感觀測能力。當(dāng)前，基于Sentinel-1號雷達(dá)數(shù)據(jù)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)12 d的重復(fù)觀測，部分地區(qū)可以實(shí)現(xiàn)6 d的重復(fù)觀測。未來，利用哨兵系列衛(wèi)星，結(jié)合我國高分系列衛(wèi)星，充分利用雷達(dá)、光學(xué)衛(wèi)星組網(wǎng)觀測，將可以實(shí)現(xiàn)我國境內(nèi)1～3 d數(shù)據(jù)全覆蓋，洪澇遙感監(jiān)測將從應(yīng)急，提升到全天候、近全天時的監(jiān)測。由于我國地域遼闊，獲取的海量數(shù)據(jù)的存儲和快速處理也將是一個研究重點(diǎn)。

4.2 基于無人機(jī)遙感的洪澇災(zāi)害監(jiān)測作為星載衛(wèi)星的補(bǔ)充，無人機(jī)遙感以其迅捷、可以組網(wǎng)觀測等優(yōu)勢，已經(jīng)越來越多的應(yīng)用到了洪澇災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測中。針對流域范圍內(nèi)洪澇災(zāi)害動態(tài)監(jiān)測與災(zāi)情快速評估的需要，利用長航時無人機(jī)+輕小型無人機(jī)+系留浮空器平臺進(jìn)行洪水災(zāi)前、災(zāi)中和災(zāi)后動態(tài)監(jiān)測，獲取視頻、可見光、SAR正射影像數(shù)據(jù)，系留浮空器提供的區(qū)域場景連續(xù)動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲取淹沒范圍等洪澇信息，居民地及房屋、道路、耕地等損毀災(zāi)情信息，滿足實(shí)時防洪會商決策需要，滿足小時級洪澇災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)。

4.3 城市洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測與評估采用高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)和無人機(jī)監(jiān)測技術(shù)，建立城市洪澇災(zāi)害多頻次、精細(xì)化監(jiān)測體系，快速獲取城市淹沒面積等數(shù)據(jù)，結(jié)合城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和經(jīng)濟(jì)社會數(shù)據(jù)庫，獲取受淹道路、房屋等受災(zāi)體分布信息；基于城市洪澇一體化模擬仿真系統(tǒng)，根據(jù)模擬或遙感獲取的淹沒水深、淹沒范圍，計(jì)算供水、供電、交通等生命線工程中斷歷時，建立基于淹沒水深、淹沒面積、淹沒歷時等洪澇災(zāi)害特征的城市洪澇災(zāi)害評估模型；開展城市洪澇災(zāi)害淹沒范圍快速影響評估，快速評估損失量，為調(diào)度決策提供依據(jù)。

4.4 基于光學(xué)遙感與微波遙感多源數(shù)據(jù)協(xié)同反演的旱情監(jiān)測技術(shù)基于光學(xué)、主動微波、被動微波等遙感數(shù)據(jù)，開展多源數(shù)據(jù)協(xié)同反演研究，解決監(jiān)測產(chǎn)品覆蓋范圍、分辨率、云層影響等問題；重點(diǎn)研究多尺度數(shù)據(jù)融合、多源數(shù)據(jù)同化等關(guān)鍵技術(shù)，以及數(shù)據(jù)自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化快速處理技術(shù)，提高定量化遙感反演的水平和精度。

4.5 旱情監(jiān)測綜合模型研究基于遙感、氣象、水文、農(nóng)業(yè)等干旱指數(shù)，結(jié)合灌溉、作物種植結(jié)構(gòu)等信息，分析研究不同地理環(huán)境條件、地表覆蓋類型、生長季等因素對各干旱指數(shù)的影響及相互關(guān)系，并考慮模型模擬結(jié)果，建立旱情監(jiān)測綜合模型，將提高模型的適用性、可靠性和實(shí)用性。

4.6 水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)化應(yīng)用研究從業(yè)務(wù)化和工程化出發(fā)研制適用的水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測綜合模型，開發(fā)水旱災(zāi)害監(jiān)測業(yè)務(wù)化應(yīng)用系統(tǒng)，為防洪抗旱管理決策提供可靠的、穩(wěn)定的、持續(xù)的水旱災(zāi)情信息，為防洪抗旱減災(zāi)提供全方位的服務(wù)。