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基于遥感技术的洪涝灾害范围快速提取方法1

基于遥感技术的洪涝灾害范围快速提取方法

摘要

洪涝灾害是全球范围内发生频率最高、影响范围最广的自然灾害之一，对人类社会

经济发展和生态环境造成严重威胁。传统洪涝灾害监测方法存在时效性差、覆盖范围有

限、人力物力成本高等问题，难以满足现代灾害应急管理的需求。遥感技术以其宏观、

快速、动态的特点，为洪涝灾害范围提取提供了有效手段。本报告系统研究了基于遥感

技术的洪涝灾害范围快速提取方法，构建了多源遥感数据协同处理框架，提出了融合光

学与微波遥感的智能提取算法，并设计了自动化处理流程。研究表明，该方法能够在灾

害发生后24小时内完成灾区范围提取，精度达到90%以上，显著提升了洪涝灾害应急

响应能力。报告还详细分析了技术路线、实施方案、风险控制及保障措施，为洪涝灾害

遥感监测业务化应用提供了系统化解决方案。

1引言

1.1研究背景与意义

洪涝灾害是全球气候变化背景下最为频发的自然灾害类型之一。根据联合国减灾

署(UNDRR)统计数据显示，全球每年因洪涝灾害造成的经济损失超过3000亿美元，

影响人口超过2亿人。我国地处季风气候区，洪涝灾害尤为严重，约占全国自然灾害

损失的40%。2020年我国南方洪涝灾害造成直接经济损失达1790亿元，受灾人口超过

6000万。传统的洪涝灾害监测主要依赖地面观测站和人工巡查，存在监测盲区多、时

效性差、人力成本高等问题，难以满足现代灾害应急管理的”黄金72小时”响应需求。

遥感技术作为对地观测的重要手段，具有覆盖范围广、重访周期短、不受地面条件

限制等优势，为洪涝灾害监测提供了革命性工具。特别是随着高分系列卫星、哨兵系列

卫星等国内外遥感卫星系统的完善，以及云计算、人工智能等技术的发展，遥感数据获

取和处理能力大幅提升，为洪涝灾害范围快速提取奠定了技术基础。建立基于遥感技术

的洪涝灾害范围快速提取方法，对于提升我国灾害应急管理水平、减轻灾害损失具有重

要意义。

1.2国内外研究现状

国外对洪涝灾害遥感监测研究起步较早，美国NASA在1970年代就开始利用

Landsat数据进行洪水淹没范围提取。欧洲航天局(ESA)的哨兵系列卫星为全球洪水

监测提供了稳定数据源，其开发的”全球洪水监测系统”(GFM)实现了近实时洪水制图。

日本JAXA开发的ALOS2/PALSAR2卫星在2015年日本关东东北暴雨灾害中成功实

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现了洪水范围的快速提取。国际上主流的洪水遥感提取方法包括：基于光学影像的水体

指数法(如NDWI、MNDWI)、基于雷达影像的阈值分割法、以及面向对象的分类方法

等。

国内研究方面，中国科学院遥感与数字地球研究所、武汉大学、中国水利水电科学

研究院等机构在洪涝灾害遥感监测领域取得了显著进展。2016年长江流域特大洪水期

间，研究人员利用高分二号和哨兵一号数据，实现了灾区范围的快速提取。2020年鄱

阳湖流域洪涝灾害中，多源遥感数据融合技术成功应用于灾情评估。然而，现有研究仍

存在数据源单一、算法适应性差、自动化程度不高等问题，亟需开发更为高效、精准的

洪涝灾害范围快速提取方法。

1.3研究目标与内容

本研究旨在构建一套完整的基于遥感技术的洪涝灾害范围快速提取方法体系，具

体目标包括：(1)建立多源遥感数据协同处理框架，实现光学与微波遥感数据的有效融

合；(2)开发智能化的洪水范围提取算法，提高提取精度和自动化程度；(3)设计高效的

业务化处理流程，实现灾害发生后24小时内完成灾区范围提取；(4)构建洪涝灾害遥

感监测评价体系，为灾害应急决策提供科学依据。

研究内容主要包括：(1)洪涝灾害遥感机理分析，研究不同遥感数据对水体信息的

响应特征；(2)多源遥感数据预处理技术研究，解决数据配准、大气校正、辐射定标等

关键技术问题；(3)洪水范围智能提取算法开发，融合机器学习与深度学习方法；(4)业

务化处理流程设计，实现从数据获取到成果输出的全流程自动化；(5)典型案例验证与

精度评价，选取典型洪涝灾害事件进行方法验证。

2政策与行业环境分析

2.1国家政策支持

我国高度重视防灾减灾救灾工作，《国家综合防灾