回顾地理信息系统和遥感在洪涝灾害管理中的应用.doc

GIS和遥感在洪涝灾害中的应用回顾地理信息系统和遥感在洪涝灾害管理中的应用摘要：近年来，GIS与遥感已成为洪水灾害监测和管理的重要工具。尤其进步的是遥感的应用方面从光学遥感发展为微波和雷达遥感，其已被证明在洪涝监测和应用方面具有穿透云层和提供所有天气状态的能力，比之前的光学遥感功能更为强大。因此本篇论文综述了GIS和遥感技术在洪水灾害监测与管理方面的应用。关键词:数字高程模型、洪水风险管理、风险映射、基于网络的GIS引言 洪水灾难因死亡、伤害、财产损失严重,，而导致经济和社会混乱的原因，被认为是人类最具毁灭性的灾难。对于所有自然灾害，其经济损失占31%。在大多数的发展中国家,洪涝灾害已成为最常见的自然灾害。对于山洪暴发,其原因就是短时间的强降雨导致水库和水坝的水超出容量限制结果。在全球最近的自然灾害中，洪水一直是最严重的一个。1998年，中国南方的洪水，导致二千万人受灾，成千上万的居民死亡。社会经济遭到严重破坏，估计损失约二十亿美元（土耳其承包商联盟,1998）。 目前各个测量站若是用传统的工具来统计洪水的规律是极其困难的。那么，现在有什么好的工具呢？GIS和遥感技术已经成为了非常可靠地工具，它们的应用领域非常广泛，其主要提供灾害天气预报，监测地质环境等，相对于传统的监测方式，其突破了很多因素的限制，具备跟好的效率。遥感工具在洪涝灾区的使用介绍 一般来说，专家会根据自然灾害的管理监控情况,模拟一个尽可能精确的复杂的自然现象以帮助想出更好的,准确的,精确的应急预案,并且合适的,准备一个空间数据库(Kundzewicz et al。,1993; Lanza and Conti,1994;Sabins, 1986)。因固有的特点, 即空间连续性、均匀精度和时段遥测覆盖率和完整性，遥感可以非常有效。因此,卫星图像被发现和证明是最成功的和有价值的工具,特别是它在洪水管理方面，涉及到的细节是映射发展需要的。风险评估地图和输入不同类别的水文模型,在一般在河洪水情况能想出一个更大规模观点在集雨或沿海地带,目的是识别区域可能的最大风险和需要来直接援助;监测覆盖土地利用每年的变化以量化的重大变化，覆盖土地利用作为一个整体,特别是表面不透水面积的程度。光学遥感工具在洪水灾区的应用描述在过去的几十年,可用的遥感数据来自陆地卫星多光谱扫描器(MSS) ，它的分辨率为八十米。陆地卫星持久运行通过程序来收集从地球到太空的多光谱数字数据。Res. J. Appl. Sci. Eng. Technol., 3(9): 933-947, 2011表1说明了天气特征的陆地卫星多光谱扫描仪和其他陆地卫星传感器,在天灾管理区域综合发展规划 1972年7月23日陆地卫星1(当时地球资源技术卫星),从北到南在编译一个不停流动数据，通过一个接一个发射的陆地(陆地卫星7是最新的轨道卫星),沿垂直路径附近的卫星移动。陆地卫星路径名为从东到西。从那时候以来,由几个卫星遥感能力组成系统，已经被发明和采用成功。这个覆盖的陆地卫星多光谱扫描器(MSS) ，从1972年以来存在四个谱带的有80 米的分辨率。同样,带7(0.8 - -1.1:m) 发现是特别适用于区分水或湿土表面通过地球表面干燥程度,因为其具有强大的吸收的水进入近红外光谱范围内(史密斯,1997)。第一个实用的扫描仪(MSS)，从空间在四个不同的光谱波段图像已成功提交的陆地卫星多光谱。表1说明了陆地卫星多光谱扫描的特点,。但是科学家和规划者从来没有注意到陪同返回光束光导(思路) ，在海量存储系统(MSS)中传感器在这和本系列的后续卫星像。陆地卫星传感器广泛的天线覆盖范围,传感器的数据在数字格式有它们的处理能力,实际上采用卫星数据有助于区域规划者和其他。他是从西到东扫描地球的表面，多扫描系统传感器作为卫星导航在它的下行(南北)扫描轨道上方的阳光照区及地球的光明面。对于每个谱带有六个探测器,现在六扫描线在每个地方活动扫描。通过联合扫描几何、卫星轨道和地球自转来覆盖全球陆地表面。微波遥感技术在洪水灾区的应用与描述 提高微波辐射让遥感显示一个影像,因为水汽现象之间的直接联系和辐射场与红外测量(费萨尔et al。,2004年)只有敏感的顶端的层云。云层的存在似乎是大多数命令式阻碍进步的捕获洪水非常糟糕的天气状况的唯一原因(Rango,1977;洛瑞et al。,1981;伊霍夫et al。,1987;拉希德和Pramanik,1993;Melack et al。,1994)。微波辐射能力能穿透云层,并提供了一个洞察降雨的本身结构。目前最常见的方法是使用广泛管理合成孔径雷达(SAR)图像和光学遥感图像同时在一个项目中(本田et al。,1997;刘et al。,1999;陈等人。,1999)。图1:拉格兰德,巴西,显示洪水描述(http:/www.space.gc.ca)。上图很好展示了的土地/水的扫描图。它是森林毗邻拉格兰德在巴西,它经历了一个季节性的洪水。森林覆盖的区域是较淡的颜色在这个影像的黑暗区域表示高水位线和水灾地区。加拿大的一卫星使用SAR传感器,这是一个随车携带的RADARSAT卫星。SAR能24小时自主的收集天气情况和闪电数据。它细微的可视角度能适应广泛的地形情，应用程序通过对整个需求土地进行覆盖，它有能力清楚的区分土地和水。SAR无论在白天或者晚上都可以提供图像, 包括任何环境如阴霾,雪,小雨, 烟或云等。因此,在潮湿的温带气候环境中，SAR是最合适对洪水惊喜扫描和监测的工具。关于二值化,是用遥感分离雷达图像上一个淹没和非淹没土地的常用的方法中的一个(刘et al。,1999;汤森和沃尔什,1998;Brivio et al。,2002)。通常,一个二值化是存在于在分贝的反散射雷达中，后续由一个二进制算法来验证特定的单位在一个光栅是淹没或不是。对于角的传感器和数字图(DN)，雷达后向散射计算是一个函数的发生率(陈等人。1999)。基于研究区和整个光谱标记的图像,二值化可以是由一个数量变化的过程。另一方面,利用SAR图像也有一些缺点如在淹没区域影像提取不准确。一个关键问题就是雷达波长和粗糙的地形、水体之间存在着相关性,因为洪水和干净的水反射的是同样的雷达信号。因此,雷达天线没有收到后向散射,相反水出现在黑暗的次波影像处。洪水波动的表面比平静的水面，SAR影像图更亮一些(杨et al。,1999)。洪灾地区通常天气是恶劣的且多风。水面因风而波动加剧, 这常常是用二值化来扫描洪灾地区的是后产生的问题。结论及建议 上述的讨论揭示GIS和遥感工具在管理洪水灾害时的优势和缺点。论据有效的表明,遥感和GIS应用程序技术在减少洪水的带来灾难影响方面是最有效和成本效益的。因此，需要采用当代技术对洪水重复发生率进行监测以获得更好的预防措施。借助远程遥感与地理信息系统技术等现代技术能更好的预测未来情况;发现洪灾频发的地区,加强地方的安全措施和安全的替代方式等。有灾后的卫星信息，才能更好的对灾区进行评估和重建。多日期雷达为一个特定的洪水观察任务，是大多数研究者现在考虑各种图像，克服有局限性的遥感信息在洪水划界方面的方法。这种主要的方法有很多的限制。因此,本文回顾的内容主要专注于特定的问题如水灾地区界定和以往的研究综述。本文主要靠可用的卫星数据,它是特定的一个高分辨率数字高程模型数据, 这是很容易获取的，尤其是在雨季洪水峰值时期的亚洲。 同样,大多数的研究成本过高,这反过来对发展中国家来说，实现这些将会极其困难。因此,高分辨率DEM信息不能成为只是想法但不能实现的东西。此外,IKONOS 和SPOT5非常好的高分辨率卫星,但不幸的是它并不是经常被使用,因为用它来监测洪水，成本实在是太高了。 现在在互联网上能够获得很多有用的信息。如今,GIS信息和它非常的类似。以前,一个需要购买昂贵的软件来获取所需的GIS信息。现在通过由Java编程软件，应用网络GIS的是非常可行的。用户只需按需求计划购买一些软件和web浏览器插件,而不需要任何的特殊软件。这些需求只是存在于网站浏览器中。 最后，希望大家在处理区域洪灾问题上要给予特别的关注。在连续的与自然灾害斗争的过程中，GIS和遥感技术可以非常好的帮助规划者准备一个成功的应对计划。 3