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测绘遥感技术在自然灾害预警中的应用

卫广丰1 吉雅2 岳云峰2

1.内蒙古乾和工程勘测有限公司,内蒙古呼和浩特,010020;2.内蒙古自治区测绘地理信息中心,内蒙古呼和浩特,010010

摘要: 自然灾害不仅影响社会稳定,同时也加剧了生态恶化和环境污染。因此,研究制定出一整套成功而完善的自然灾害预警、监测和评估方法对防灾减灾和社会经济可持续发展具有重要意义。自然灾害是一种十分复杂的现象,既表现在它具有自然属性,也表现在它具有社会属性,因此对自然灾害的预警、监测和评估方法要综合考虑其自然表征特点和对社会经济的影响。同时,由于自然灾害的形成原因非常复杂,影响因素众多,包括气象、水文、地质地貌、人类活动等,因此,对自然灾害的预警、监测和评估方法要综合考虑多方面的影响因素。
关键词: 测绘遥感技术;自然灾害预警;应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157341
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引言

随着卫星技术的发展和网络技术的应用,基于GNSS自动化设备的监测技术开始应用于滑坡的监测预警工作中。我国幅员辽阔,许多山区都存在一定的滑坡现象,将造成巨大的经济财产损失。然而,传统的监测技术时效性较差,不能及时预报滑坡动态。

1 我国自然灾害基本情况

自然灾害是在一定地理空间内,由异常或极端的自然因素为主因造成的生命伤亡、人类社会财产损失与生态环境损害等事件或现象。联合国国际减灾战略报告显示,近20年来,中国自然灾害损失高达4922亿美元,高居世界第2位。《2019年全球自然灾害评估报告》显示,2019年中国自然灾害发生频次在全球排名第2位,直接经济损失排名第3位。全球范围内,中国因灾死亡人口风险突出,滑坡灾害等8类自然灾害的因灾死亡人口风险在全球居前10位。2020年我国自然灾害灾情较过去5年均值明显减轻,应急救灾管理各项工作取得了一定的进展,防灾减灾救灾事业取得了进步。然而,因灾受损程度仍然较重,我国自然灾害防治能力总体较弱,这一情况与新时代新形势的要求不符,与人民日益增长的美好生活需要相比仍然存在较多短板。受到全球气候与环境变化的影响,近年来出现极端天气的趋势不断加强,次生衍生灾害呈增加态势,各类灾害的突发形态以及复杂程度常常超出传统应急经验,加之我国独特的地理因素、人口经济分布等实际情况,提升自然灾害应急管理能力势在必行。

2 测绘遥感技术在自然灾害预警中的应用

2.1地质灾害监测预警应用

地质灾害监测预警工作率先在地质灾害高易发区进行示范,如三峡库区、汶川地震灾区和西北黄土高原地区等,建立了地质灾害实时监测预警示范站,探索出箱体式实时监测台站建设方法。以地震重灾区典型泥石流沟作为研究对象。集成多种现代传输技术与监测手段,搭建实时远程立体空间监测网络.全天候动态监测大片区七条大型泥石流沟谷,实时分析处理监测数据,及时发布预警信息。安装监测设备213台,建立“单点和区域相结合、降雨和地质环境相结合”的监测模式,综合预测预报地质灾害。我国滑坡智能监测预警系统于2021年成功应用,目前已有效预警多起地质灾害。前端使用滑坡仪监测降雨与地表形变,融合应用新型微机电传感、北斗高精定位、天-地窄带物联、人工智能等多学科技术对监测数据进行采集。针对地震山区与高山峡谷区的重点区域监测,将建成监测预警点。该监测预警系统初步构建了“人机结合”决策模式和技术流程。依据监测数据,采用人工智能算法。结合专家知识经验和现场宏观判断,实现人机融合研判,极大地提升了滑坡预警决策的准确度。

2.2气象灾害监测预警应用

我国已基本建成天基、空基、地基三位一体的气象灾害立体监测网络,并持续提高监测网络密度,全天候、高时空分辨率、高精度综合立体连续监测重点区域主要气象灾害。在气象灾害高易发区、西部地区、资料稀疏区以及国家重要基础设施沿线,我国将继续丰富观测手段,充实观测项目,提高观测精度,增加观测台站密度,提升气象灾害监测能力。同时利用遥感等技术建立遥感应用体系,实现气象灾害精准预报预警。中国雷电监测网覆盖全国,全天候记录雷电发生位置、时间。国家电网建成的雷电监测网,具备35个子站和641个基站,基于卫星、雷达、大气静电场探测等设备,以雷电预警系统为基础,为各级线路运维单位提供雷电全过程监测预警分析服务,形成多参量融合雷电预警模式。台风综合观测系统。台风综合观测系统,包括193部天气雷达、2500余个国家级观测站、6万余个自动气象站以及风云系列卫星等。农业气象灾害监测重大农业气象灾害立体监测体系,基于地面观测、数值模拟和3S技术,目前基本实现了天基、空基、地基三者相结合的立体动态监测。

2.3森林和草原火灾监测预警应用

森林和草原火灾预警监测。“森林和草原自然火灾全天候灾情监测预警与处置装备”项目,主要研建大尺度森林和草原火灾预警监测模型与应用系统平台,形成日常监测、灾前预警、早期识别、高效扑救与灾后处置“五位一体”的森林和草原自然火灾监测预警和救援指挥体系。1)卫星林火监测。卫星林火监测系统,由国家林业局防火办卫星林火监测中心、西南林火监测分中心以及西北林火监测分中心组成,主要对全国林火进行日常和宏观监测。2)草原火灾预警。目前主要通过人工嘹望塔、气象站、摄像头、无人机等监测方式进行草原火灾预警。3)气象卫星火情监测。国家卫星气象中心利用风云一号、风云二号、NOAA、EOS/MODIS等卫星资料监测全国及周边地区森林、草原火情,提取火点、过火区等信息,制作生成火情监测多通道合成彩色图像、专题图像、火点信息列表等各类火情监测产品。

3 自然灾害之旱灾的应对预警应用

在应对地区自然灾害之旱灾的过程中,开始将遥感技术应用贯穿于灾害预警、监测和评估的整个灾害管理过程,并从气象、农业、水文和社会经济四个方面对旱灾的严重程度和造成的损失进行了评估。而在以往的旱灾过程中,涉灾部门往往仅从自己所从事的单一领域对灾害的发生和发展状况进行判断,无法为灾害应急救助和抗灾救灾工作提供全面、客观的科学决策依据,自然灾害之旱灾的影响,考虑将不同角度的观测评估结果相结合进行综合研判能够为救灾救助提供全面、合理的参考信息,是利用遥感技术应对旱灾的重要发展和应用方向。在肯定旱灾综合预警、监测和评估过程的同时,也要看到与气象、农业、水文和社会经济四个方面之间的联系还不够紧密,产品内容和形式也还较为单一。应当在今后的研究和应用中,发展出一整套覆盖整个灾害管理过程,能够考虑旱灾影响各个领域,并能够反映致灾因子、孕灾环境和承灾体整个灾害系统中方方面面因素的多层次旱灾产品体系,提供高效的决策支持信息,从而大大提高救灾救助工作的效益。

近年来,影响范围较大的区域性干旱在全国范围内频繁发生,时间覆盖从冬春连旱、夏季伏旱到夏秋连旱,影响地域从东北、华北、华中到华南,持续时间较长,对人畜饮水、工业用水等社会经济的影响也越来越大。在全球气候变化背景下,大范围旱灾发生和发展的风险也在逐渐加大。因此,在重视发展与减灾并重的同时,加快建立基于空间信息技术的自然灾害预警、监测和评估产品体系,是有效应对自然灾害事件发生的重要积极手段之一。不断改善自然灾害预警、监测和评估产品,提高产品的精度和生产实效性,才能为自然灾害救助应急预案的仿真和模拟提供更为精确的有效信息。

结束语

加强多灾种综合监测,提升灾害识别能力与预警水平,建成多维一体的自然灾害监测网络,促进自然灾害监测网络由应对单一灾种向综合减灾转变。

参考文献:

[1]王玲玲,康玲玲,王云璋.气象、水文干旱指数计算方法研究概述[J].水资源与水工程学报,2018,15(3):15—18.

[2]刘良明,向大享,文雄飞,等.云参数法干旱遥感监测模型的完善[J].武汉大学学报:信息科学版,2019,34(2):207—209.235.