基于地理空间信息技术的水资源灾害评估方法研究及应用

发布时间：2020-04-03 06:44

【摘要】：水是维系人类生存和发展的重要资源,是人类可持续发展的重要基础。但是水资源非正常的发生频率、空间配置和总量及质量直接影响到人类的正常生活,干旱、洪水、水资源污染、缺水等异常水资源现象严重威胁社会的可持续发展。 地理空间信息技术,包括遥感术、地理信息系统和决策支持系统等技术及其结合,是减轻水资源灾害的重要工具和手段,是建立在空间地理水文信息基础上的强大分析决策管理工具,能在减灾中发挥帮助快速、准确决策的作用。本文选取三个不同国家地区的研究阐述了地理空间信息技术在水资源问题上的应用,围绕三种发生在不同国家地区(美国,日本和中国)的水相关灾害进行了评估及减灾研究。 在美国东南地区的干旱中,由于湖水面积理论上可以作为较好的水文指标,论文使用了Landsat卫星影像对湖水面积在干旱期间的变动进行了研究,论述了非监督分类水面积方法,并提出了基于α的改进水指数方法。结果表明非监督分类法对于所研究区的水体面积具有较好的分类效果,流域上游湖泊相对下游湖泊湖水面积对干旱变化更为敏感。因此基于遥感的图像解析可以反映重要水库湖泊受干旱影响的的面积变化情况。在2011年日本东北沿海特大海啸灾后评估中,使用Landsat卫星影像及数字高程模型作为研究工具,揭示了该区域受灾总面积及受灾影像严重性的空间分布及农业受损情况,提出了重灾区灾后损失快速评估的技术路线。结果表明仅福岛地区海啸总淹没区面积约为62.1平方公里,其中农业损失总面积约为3442公顷。结果表明日本的近震中沿海地平区域受海啸冲击最为强烈,遥感与地理信息系统结合可以较好地模拟灾害区淹没面积。在中国衡水的水资源危机研究中,针对水量和水质不足双重问题设计了中水回用系统,并围绕着该系统设计了基于地理信息系统的决策支持系统用于辅助该系统的管理和运行,用以保障该系统正常运营,发挥社会、经济、环境效益,促进社会可持续发展。 以上研究结果表明使用遥感、地理信息系统及空间决策支持系统对于评估水资源相关灾害,应对水资源危机具有良好的效果。因此,广泛使用地理空间信息技术应是未来我国水资源问题的核心支撑技术之一。
【图文】：

斯加/爱荷华边界附近泛滥成灾，通过对洪水前后的 Landsat 对地观测卫星图对比分析，及时了解水位的变化和洪水的情况，美国政府依据这些资料迅速分 出 水 淹 面 积 ， 重 修 防 洪 堤 控 制 洪 水 ( 研 究 区 参 见 图 1-1 ， 网 址ttp://remotesensing.usgs.gov/feature/description.php?id=233）。在我国年来的多次重大自然灾害评估中，多光谱遥感技术都发挥了重要的作用，例如983 年水利部遥感技术应用中心就用地球资源卫星遥感影像调查发生在三江平挠力河的洪水，成功地获取了受淹面积和河道变化的信息。Zhan 等曾利用多MODIS数据动态监测柬埔寨大水和湄公河洪水[7]。1998年长江流域的特大洪水，光谱遥感对灾情分析，救灾决策发挥了重大作用[8]。丁莉东等使用了 250 米空分辨率的 MODIS 影像对 2003 年鄱阳湖洪水进行遥感研究[9]。王世新等在汶川震后利用多种遥感手段监测到唐家山堰塞湖在震区分布，并据此作出危险性评，为堰塞湖问题决策作出重大贡献，挽救了难以估量的生命财产损失[10]。可见/红外遥感最大的问题就是无法穿透云层，在晴朗无云的条件下，，应用可见光/外遥感识别淹没区，方法比较直接而且效果较好。

第一章 水资源问题空间及地理信息技术概述旱遥感研究方法，例如垂直植被指数（PVI）、归一化植被指数（NDVI）、垂直干旱指数法（PDI）、全球植被水分指数（GVMI）等，这些方法在我国也得到了广泛应用和进一步发展。图 1-2 显示了美国国家干旱监测系统结构，该系统通过不同卫星的定量遥感，分析生成不同土壤植被指数，这些指数最后生成一个统一的美国国家干旱监测指标图(U.S. Drought Monitor)。遥感可以说是大面积干旱监测最为重要的手段。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P208;TV213.4

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本文编号：2613078