亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于雷達衛(wèi)星的汛期水體變化識別與應急監(jiān)測

        2023-01-30 04:07:26曾海波楊凱鈞楊亮亮
        北京測繪 2022年12期
        關鍵詞:洞庭湖園地水域

        曾海波 雷 帆 楊凱鈞 楊亮亮 胡 芳

        (湖南省第二測繪院, 湖南 長沙 410004)

        0 引言

        每年汛期,受持續(xù)強降雨天氣影響,洞庭湖及其支流湘、資、沅、澧等四大河流水位迅速上漲,尤其是西洞庭湖、南洞庭湖等水域會出現(xiàn)超警戒水位情況。據(jù)統(tǒng)計,洞庭湖區(qū)域共計有29個堤垸、858 km堤防的水位超警戒[1-2],其洪澇災害高風險較。在洪澇災害發(fā)生時,快速地成像是進行抗洪救災的保障,目前針對汛期洪澇災害的監(jiān)測主要采用無人機或常規(guī)的光學衛(wèi)星影像進行應急性監(jiān)測,但是由于洪澇災害監(jiān)測區(qū)域受降雨影響,云層較厚,無人機無法在復雜的氣象條件下開展作業(yè),常規(guī)的光學衛(wèi)星數(shù)據(jù)難以采集到有效的數(shù)據(jù)。采用雷達衛(wèi)星開展洪澇災害的監(jiān)測,發(fā)揮其穿云透雨的特性:一方面,與常規(guī)光學成像相比,因在洪澇災害發(fā)生時往往伴隨多云降雨天氣,合成孔徑雷達(synthetic aperture radar,SAR)衛(wèi)星不管在白天黑夜、晴天雨天均可進行全天候無障礙成像,尤其適合南方地區(qū)陰雨天氣的應急監(jiān)測;另一方面,與常規(guī)無人機成像相比,無人機在強降雨天氣下無法起飛拍攝,飛控電路不允許降雨天氣飛行,其在降雨條件下拍攝鏡頭成像會有眾多雨滴遮擋造成成像質量不高,且單次作業(yè)面積較低,而SAR衛(wèi)星在降雨的條件下能夠對指定區(qū)域寬幅成像,并達到廣域監(jiān)測效果;與人工調(diào)繪相比,人工調(diào)繪需要耗費大量時間且無法精確繪制淹沒區(qū)范圍,作業(yè)成本較高,SAR成像能夠克服人工調(diào)繪的劣勢,對受災區(qū)域進行精準高效的觀測,為救災提供可靠數(shù)據(jù)保障[3-4]。為快速跟蹤和掌握洞庭湖區(qū)域的水體變化情況,發(fā)揮雷達衛(wèi)星遙感技術手段在洪澇災害中的作用。本文以洪災風險較大的環(huán)洞庭湖(常德市、岳陽市和益陽市)為重點研究區(qū)域,利用多源雷達衛(wèi)星開展水體(河流、湖泊和水庫)變化識別與監(jiān)測工作,探索雷達衛(wèi)星在汛期水體監(jiān)測應用的技術流程與方法,為防范和評估洪澇災害提供科學依據(jù)。

        1 監(jiān)測區(qū)概況

        本文監(jiān)測范圍為洪災風險較大的環(huán)洞庭湖重點區(qū)域(常德市、岳陽市和益陽市),該區(qū)域位于湖南省北部、長江中游南岸,面積2 625 km2,是我國第二大淡水湖,是長江中下游地區(qū)僅存的兩個自然通江湖泊之一,具有調(diào)蓄長江的重要功能。該區(qū)域以洞庭湖為中心,地勢低洼,湘、資、沅、澧四大河流匯入,并接收荊江三口分流來水,洪災風險大,洪災造成的潛在損失大[6-7]。其中洞庭湖內(nèi)部邊界劃分為:東洞庭湖下游與長江連通的水體斷面為七里山;上游與南洞庭湖連通的水體斷面為漉湖—磊石山(汨羅江河口);西側與藕池河東支連通的水體斷面為團洲;東側與新墻河的水體斷面為新墻河口;南洞庭湖下游與東洞庭湖連通的水體斷面為漉湖—磊石山;與草尾河連通的水體斷面為漉湖和茅草街,與湘江連通的水體斷面為省園藝場和古塘,與資江連通的水體斷面為賽頭;與目平湖連通的水體斷面為南嘴和小河嘴;目平湖與南洞庭湖連通的水體斷面為南嘴和小河嘴;與沅江連通的水體斷面為坡頭,與澧水連通的水體斷面為四分局;七里湖位于澧水洪道中,下游以石龜山為界,上游以江灣為界;大通湖為大堤圍限的內(nèi)湖,除溝渠以外,水系和外江外湖不連通, 故周邊以大堤為界。

        2 數(shù)據(jù)預處理

        本次監(jiān)測采用的數(shù)據(jù)源(表1)主要為:意大利的宇宙地中海雷達衛(wèi)星(Cosmo-SkyMed)、芬蘭的冰眼雷達衛(wèi)星(ICEYE)及中國高分三號雷達衛(wèi)星(GF-3)數(shù)據(jù),分別于2020年7月14日、7月19日、7月20日、7月21日、7月23日及7月29日對洞庭湖區(qū)域進行了6次條帶拍攝,形成了監(jiān)測時間序列,其中2020年7月14日監(jiān)測時點采用3 m高分辨率的意大利Cosmo-Skymed (3 m)、芬蘭ICEYE(3 m)雷達數(shù)據(jù)。對以上雷達數(shù)據(jù)分別經(jīng)過軌道校正、輻射定標、復數(shù)數(shù)據(jù)轉換、多視處理、影像濾波處理、轉DB影像、地形校正等過程處理。為了很好地保留SAR 圖像中的邊緣邊界類的信息,方便后續(xù)多周期的雷達影像進行套合分析,對比多種濾波方法處理效果發(fā)現(xiàn),采用FROST濾波可以在減少斑點和噪聲。利用航天宏圖的雷達處理軟件(PIE-SAR)進行后處理[8-9],打開分貝化處理后的數(shù)據(jù),目視對比雷達垂直同極化模式(VV模式)和垂直和水平交叉極化(VH模式)模式下的影像,考慮到對于平靜的水面,水的回波很弱,不管是VV同極化還是VH交叉極化,對于有一定波紋的水面,回波信號會增強,但是交叉極化主要是體散射和具有一定方向的地物產(chǎn)生,因此水面的交叉極化也相對于非水面地物來說更弱,因此,可以看出VH模式水體特征比較強,具體雷達數(shù)據(jù)情況及不同極化效果見圖1。

        (a)VV極化

        表1 雷達衛(wèi)星數(shù)據(jù)源基本參數(shù)

        3 基于SDWI雙極化指數(shù)的水體信息識別

        雷達發(fā)射信號波束并接受回波信號,雷達圖像中的亮度代表了雷達回波強度的大小,回波強度的大小定量由雷達后向散射系數(shù)決定,通常水體具有極低的后向散射系數(shù),處理后得到SAR圖像,在雷達圖像上呈現(xiàn)暗色調(diào),故灰度值或者亮度值(digital number ,DN)是不同的,與其他地物覆蓋類型較易區(qū)分。根據(jù)此來解譯SAR圖像,獲取圖像信息。本文利用雙極化水體指數(shù)(sentinel-1dual-polarized water index,SDWI),基本原理為基于VV和VH后向散射系數(shù),進行波段運算,以此擴大水體與其他地物間的差異,用于提取水體的指數(shù)模型如式(1)所示。

        (1)

        分析水體訓練樣本及整幅影像的灰度統(tǒng)計直方圖,對得到的SDWI 影像圖進行直方圖分析,水體直方圖呈雙峰分布,占比較大的波峰區(qū)域為背景,占比較小的波峰區(qū)域為水體。本文通過反復試驗,以提取水體準確率較大為原則,最終確定14.74作為水體與非水體閾值分割點,提取出研究區(qū)的水體范圍的[10]。具體效果見圖2。

        圖2 SDWI雙極化水體指數(shù)計算結果

        4 監(jiān)測結果分析

        4.1 水位與水域變化關系分析

        從洞庭湖水位與水域變化來看,洞庭湖水域與水位呈現(xiàn)正增長關系(表2)。整體上看,2020年7月19日—2020年7月29日洞庭湖水位增長0.55 m,水域面積擴展23.05 km2,整體呈現(xiàn)較平穩(wěn)增長趨勢。從洞庭湖各部分水域增長面積來看,東洞庭湖整體上水域擴展面積最大為9.01 km2,西洞庭湖擴展面積次之為7.14 km2,南洞庭湖擴展面積最小為6.90 km2。

        表2 洞庭湖面積擴展情況統(tǒng)計表 單位:km2

        從監(jiān)測結果來看,受洞庭湖湖水位上升的影響,東洞庭湖區(qū)域的岳陽縣、華容縣、君山區(qū)、岳陽樓區(qū),南洞庭湖的沅江市、湘陰縣、汨羅市,西洞庭湖的南縣水域水體范圍均有明顯擴大;另外,受澧水水位上升影響,常德市澧縣、津市、臨澧縣的水域水體面積明顯擴大;受沅水水位上升影響,漢壽縣、鼎城區(qū)、武陵區(qū)的水域水體范圍均有明顯擴大。

        4.2 環(huán)洞庭湖市州受淹影響評估

        為準確評估洞庭湖水域變化對洞庭湖區(qū)域的常德市、益陽市和岳陽市的影響,結合雷達提取的前、后時相水體圖層疊加對比,發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域,通過濾波剔除錯判圖斑[11],得到新增水域圖層,同時,從2019年國土變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫中抽取擴展水域的耕地、園地、房屋及道路等數(shù)據(jù)進行疊置分析與統(tǒng)計,獲得各地市各個用地類型易受淹風險的情況[12-15]。

        4.2.1耕地受淹風險分析

        根據(jù)表3可以看出,常德市的耕地受淹風險面積共計5 699 903.00 m2,其中水田4 325 970.07 m2、旱地1 373 932.93 m2主要影響耕地類型為水田,是旱地淹沒受災面積3倍之多。主要受災區(qū)域為漢壽縣龍池湖、目平湖,澧縣王家廠水庫,沅江蘆荻山鄉(xiāng)段水域附近耕地范圍;岳陽市的耕地受災面積共計8 597 014.03 m2,其中水田面積3 658 090.09 m2,旱地面積4 938 917.28 m2,旱地受災面積相對較多,主要受災區(qū)域為君山區(qū)君山農(nóng)場、永城、濠河、岳華村等區(qū)域,湘陰縣青草湖、合興村岳陽縣老港蘆葦場水域附近耕地范圍;益陽市的耕地受災面積共計2 078 005.89 m2,其中水田1 250 020.83 m2、旱地827 978.39 m2,水田受災面積相對較多,主要受災區(qū)域為南縣啞巴渡社區(qū)、南紅等地,資陽區(qū)迎風橋水庫、車前巷村等水域附近耕地范圍。

        表3 環(huán)洞庭湖市州耕地淹沒統(tǒng)計 單位:m2

        4.2.2園地受淹風險分析

        根據(jù)表4可以看出,常德市的經(jīng)濟作物區(qū)園地受災面積共計184 798.15 m2,其中果園淹沒受災22 223.77 m2,其他園地淹沒受災162 569.04 m2,主要影像園地類型為其他園地,面積是果園8倍之多,主要受災區(qū)域為武陵區(qū)沅江蘆荻山鄉(xiāng)段,漢壽縣目平湖、焉子湖、龍池湖水域周邊園地;岳陽市的經(jīng)濟作物區(qū)園地受災面積共計727 259.39 m2,其中果園淹沒受災513 568.20 m2,其他園地淹沒受災213 691.20 m2,主要影像園地類型為果園,面積是果園2倍之多,主要受災區(qū)域為君山區(qū)君山公園、永城村,湘陰縣青草湖等水域周邊園地;益陽市的主要受災區(qū)域為沅江市南嘴、赤塘村水域周邊園地,經(jīng)濟作物區(qū)園地受災面積共計12 633.21 m2。

        表4 環(huán)洞庭湖市州園地淹沒統(tǒng)計 單位:m2

        4.2.3房屋受淹風險分析

        對岳陽、常德、益陽三市進行房屋淹沒分析,分區(qū)統(tǒng)計各市下轄區(qū)縣因洞庭湖內(nèi)澇導致的居民房屋淹沒情況。利用SAR影像和國土三調(diào)水系數(shù)據(jù)提取新增水域淹沒區(qū),與地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)中的居民建筑物圖斑進行疊置分析,提取了岳陽等三市的新增水域面積和水淹房屋圖斑。整體監(jiān)測區(qū)域2020年7月監(jiān)測具體情況如下:共提取水淹房屋圖斑1 174個,面積為1.29 km2。由于岳陽市毗鄰洞庭湖核心區(qū)域,其淹沒建筑面積最大,淹沒建筑面積高達1 052 776 m2,其中逾50%水淹建筑位于君山區(qū)內(nèi);益陽市水淹建筑面積較大,淹沒建筑面積為200 338 m2,其中超過60%淹沒建筑位于沅江市內(nèi);常德市水域建筑淹沒面積較前者相對較少,水淹建筑面積為38 282 m2,如圖3所示。

        圖3 高精度SAR監(jiān)測水淹房屋面積統(tǒng)計情況

        4.2.4道路受淹風險分析

        考慮到洪水對道路交通的影響,利用收集的道路矢量數(shù)據(jù)及洪水淹沒范圍數(shù)據(jù)可以提取出道路淹沒信息,為科學分析道路積水及其發(fā)展演變情況提供依據(jù)。監(jiān)測結果可知岳陽市淹沒交通道路淹沒情況最為顯著,淹沒交通道路長度高達40.32 km,主要涉及岳陽縣、君山區(qū)、湘陰縣岳陽樓去和華容縣;益陽市和常德市水淹交通道路主要分布在益陽市南縣和常德市澧縣,淹沒道路長度分別為5.31 km、8.57 km。具體淹沒情況統(tǒng)計如圖4所示。

        圖4 環(huán)洞庭湖市州水淹交通道路面積統(tǒng)計情況

        5 結束語

        (1)針對水體面積顯著增加的縣(市、區(qū)),尤其是農(nóng)田、房屋等受災嚴重的區(qū)域及超警戒水位的堤防與河岸,加強汛期巡查與監(jiān)測,考慮到強降水天氣的影響,可以充分利用雷達衛(wèi)星數(shù)據(jù),為洪澇災害監(jiān)測提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。

        (2)加強與規(guī)劃對接,將水患風險較大的圍垸劃入生態(tài)保護區(qū),并對洞庭湖區(qū)域水患災害風險較大的圍垸實施生態(tài)退耕、退林還湖,給汛期洪水留出空間,減輕洪水災害的影響。

        (3)為保證監(jiān)測結果更具有指導意義,應加強氣象部門、應急管理部門、水利部門和自然資源管理部門的技術交流與合作,突破行業(yè)壁壘,加強數(shù)據(jù)共享,多部門聯(lián)合,建立水患災害常態(tài)化預警監(jiān)測機制。從災前預警、災中救援、到災后評估實現(xiàn)立體化全災情全生命周期的應急響應。

        (4)環(huán)洞庭湖區(qū)域屬洪澇災害易發(fā)區(qū),災情發(fā)生前、發(fā)生過程中、發(fā)生后都需要進行大量衛(wèi)星影像、航空影像采集及處理,建議建立常態(tài)化資金保障機制,以便在突發(fā)洪澇災害時緊急調(diào)度相關資源進行保障。

        猜你喜歡
        洞庭湖園地水域
        互動園地
        洞庭湖
        進博會水域環(huán)境保障研究及展望
        水上消防(2020年5期)2020-12-14 07:16:14
        輕松松聊漢語 洞庭湖
        金橋(2020年8期)2020-05-22 06:22:54
        柳江水域疍民的歷史往事
        文史春秋(2019年11期)2020-01-15 00:44:36
        城市水域生態(tài)景觀設計探討
        智能城市(2018年7期)2018-07-10 08:30:00
        藝術園地
        藝術園地
        好一個洞庭湖
        洞庭湖的麋鹿
        国产精品九九九无码喷水| 精品国产乱码久久久久久郑州公司| 99久久久国产精品免费蜜臀| 亚洲国产中文在线二区三区免 | 80s国产成年女人毛片| 亚洲精品92内射| 国产亚洲欧洲AⅤ综合一区| 亚洲综合伊人久久综合| 无码精品人妻一区二区三区漫画| 无套内射无矿码免费看黄| 亚洲欧洲久久久精品| 久久久国产精品三级av| 婷婷伊人久久大香线蕉av| 伊人久久五月丁香综合中文亚洲 | 国产内射XXXXX在线| 精品奇米国产一区二区三区| 无码专区人妻系列日韩精品| www国产无套内射com| 狠狠亚洲婷婷综合色香五月| 人妻少妇偷人精品一区二区三区| 国产激情艳情在线看视频| 国产精品天天狠天天看| 国产精品nv在线观看| 青青草成人在线播放视频| 国产又色又爽又高潮免费视频麻豆| 久久精品波多野结衣中文字幕| 中文字幕日本人妻一区| 亚洲国产av一区二区三区精品 | 26uuu在线亚洲欧美| 国产精品久久久| 无码中文字幕av免费放| 久亚洲精品不子伦一区| 青春草在线视频免费观看| 四虎在线播放免费永久视频| 午夜一区二区三区在线观看| 亚洲熟妇无码久久精品| 激情欧美日韩一区二区| 日本av一区二区播放| 男女男精品视频网站免费看| 国产99视频精品免视看9| 无码AV无码免费一区二区|