基于衛(wèi)星遙感的冰雹災(zāi)害監(jiān)測研究

朝魯門

[摘要]冰雹是一種自然氣象災(zāi)害，會給人們的生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來很大的影響，因此通過做好監(jiān)測工作，防治冰雹災(zāi)害是一項非常重要的舉措。通過利用衛(wèi)星遙感技術(shù)收集冰雹災(zāi)害預(yù)警資料，該項技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)過長期的實踐表明是可行的。做好冰雹災(zāi)害的監(jiān)測工作，可以對農(nóng)作物的培育以及種植，品種進(jìn)行有針對性的調(diào)整與選擇，在實踐的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)針對災(zāi)害程度比較嚴(yán)重的區(qū)域可以真實的反映出受災(zāi)損失程度，而對于受災(zāi)區(qū)域比較小，或者受災(zāi)程度比較新的地區(qū)分辨則存在著一定的不確定性，因此該項技術(shù)的使用也具有一定的局限。

[關(guān)鍵詞]冰雹災(zāi)害;遙感監(jiān)測;雹云監(jiān)測

[中圖分類號]P412.27 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

我國地域幅員遼闊，氣候情況也比較復(fù)雜，各種自然災(zāi)害對我們國家的影響也非常大，例如冰雹災(zāi)害，他雖然相比較干旱以及洪水等，時間比較短，范圍比較小，但是存在破壞性大，突發(fā)性強(qiáng)的特點，尤其我國是世界上受冰雹災(zāi)害影響最大的國家之一，受災(zāi)面積高達(dá)600萬hm2之多，每年的經(jīng)濟(jì)損失也以幾十億元計。因此，如何做好對冰雹災(zāi)害監(jiān)測的研究工作，進(jìn)行對冰雹災(zāi)情的評估以及調(diào)查分析對于開展人工防冰雹災(zāi)害或者采取相對的應(yīng)對措施，最大程度減輕冰雹的災(zāi)害具有重要意義。衛(wèi)星遙感技術(shù)以其特有的優(yōu)勢尤其適用于該項工作的應(yīng)用，通過充分的利用衛(wèi)星的定位系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)、結(jié)合對地定位、數(shù)據(jù)處理、模型應(yīng)用以及遙感監(jiān)測等科學(xué)技術(shù)的結(jié)合，可以有效的在冰雹災(zāi)害監(jiān)測工作中起到重要的作用。通過衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行對雹云的監(jiān)測分析可以對冰雹災(zāi)害的受害程度以及形成規(guī)律原因進(jìn)行分析，展開對冰雹災(zāi)害發(fā)生規(guī)律的摸索，以及進(jìn)一步分析冰雹災(zāi)害形成的原因，可以推進(jìn)科學(xué)評估防止冰雹災(zāi)害工作的進(jìn)程。

1 衛(wèi)星遙感技術(shù)

衛(wèi)星遙感技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、林業(yè)以及災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警預(yù)報等各個方面，它發(fā)展于20世紀(jì)的60年代，衛(wèi)星遙感技術(shù)具有獲取信息量大、時效性好、周期短、數(shù)據(jù)連續(xù)性強(qiáng)等特點，因此尤其適合于對自然災(zāi)害的評估以及風(fēng)險調(diào)查預(yù)警預(yù)報等領(lǐng)域中。通過衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航定位結(jié)合計算機(jī)技術(shù)，對自然災(zāi)害的風(fēng)險展開調(diào)查，能夠為政府部門的決策提供可靠的信息據(jù)此做好戰(zhàn)略安排。近些年來衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用取得了很大的進(jìn)步，逐步向著多平臺多角度多傳感器以及高度空間分辨率、高時像分辨率、極高光譜分辨率的進(jìn)程發(fā)展。為了實現(xiàn)該項技術(shù)對自然環(huán)境進(jìn)行災(zāi)害監(jiān)測，國家相關(guān)部門相繼發(fā)射了多個適用于環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報的衛(wèi)星系統(tǒng)。尤其為了使其發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益，根據(jù)自然災(zāi)害管理需要采集數(shù)據(jù)的特點，建立了應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系專門應(yīng)對災(zāi)害的監(jiān)測，由此衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)無論從技術(shù)層面還是設(shè)備層面，都能夠達(dá)到為災(zāi)害預(yù)測起到保駕護(hù)航的作用。

2 衛(wèi)星遙感監(jiān)測冰雹災(zāi)害的原理

遙感技術(shù)在對大氣環(huán)境以及生態(tài)環(huán)境，水環(huán)境的精細(xì)化定量監(jiān)測當(dāng)中有著積極的作用，使用衛(wèi)星遙感技術(shù)開展對冰雹災(zāi)害的監(jiān)測從理論上來說是可行的。一場冰雹災(zāi)害發(fā)生的時候持續(xù)的時間為十分鐘左右，雖然持續(xù)時間不長但是對植被和生態(tài)的破壞性比較大，在不同的季節(jié)會造成對農(nóng)作物不同的損傷，例如秋天會造成收成銳減，春天會造成幼苗的大量夭折，夏天對長勢旺盛的莊家會造成毀滅性的傷害，通過衛(wèi)星遙感技術(shù)對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對冰雹災(zāi)前災(zāi)后的植被指數(shù)進(jìn)行記錄與分析可以檢測出受災(zāi)程度大小，這就是衛(wèi)星遙感技術(shù)被應(yīng)用于冰雹災(zāi)害監(jiān)測中的原理。

隨著自主衛(wèi)星遙感高分辨率技術(shù)取得很大的進(jìn)展，技術(shù)流程逐步成熟，國家相關(guān)部門先后發(fā)射了多顆資源衛(wèi)星，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、國土、環(huán)保等領(lǐng)域，衛(wèi)星監(jiān)測分辨率的空間距離由原來的30 m逐步提高到lm左右，這些衛(wèi)星遙感技術(shù)的進(jìn)步極大地提高了工作效率。

3 冰雹災(zāi)害的雷達(dá)監(jiān)測

天氣雷達(dá)是識別冰雹云的重要平臺，其反射率因子圖和徑向速度圖能夠展現(xiàn)對流云團(tuán)的結(jié)構(gòu)、形態(tài)以及對流場的分布，從而促進(jìn)了人們對冰雹、暴雨等強(qiáng)對流天氣的特點及其演變規(guī)律的認(rèn)識，國內(nèi)外的研宄表明： 利用雷達(dá)回波的圖像數(shù)據(jù)，發(fā)掘冰雹暴雨天氣回波的特征，可以實現(xiàn)對冰雹暴雨等強(qiáng)對流天氣的識別。

3.1? ? 冰雹在雷達(dá)上的特征

冰雹云的基本反射率和回波頂高特征是判斷冰雹是否發(fā)生的重要特征。在內(nèi)蒙古中部地區(qū)，春季雹云初始回波中心強(qiáng)度在30dBz左右，高度在6km 左右;夏季則回波強(qiáng)度在40～45 dBz左右，高度在8～10km 左右，有時出現(xiàn)弓形回波或鉤狀回波等典型特征。

3.2? ? 根據(jù)冰雹移動路徑預(yù)估冰雹落區(qū)

根據(jù)冰雹云的雷達(dá)特征，通過雷達(dá)追蹤成災(zāi)雹云，可獲取移動路徑和降雹過程，能夠確定冰雹災(zāi)害發(fā)生的時間和影響范圍。

4? ? 遙感技術(shù)在冰雹災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用

冰雹對農(nóng)作物的危害主要有以下兩種情況：一是物理損害，冰雹下降時因機(jī)械破壞作用使農(nóng)作物葉片、莖稈和果實等遭受損傷，該損傷會跟隨冰雹下降的時間、范圍以及冰雹單體的大小的不同而呈現(xiàn)出不同的等級;二是生理影響，冰雹多發(fā)生溫暖季節(jié)，而此刻的農(nóng)作物正處于生長階段，降雹后，一方面冰雹會吸熱融化，造成農(nóng)作物的凍傷，同時大量的冰雹堆積在一起會造成土壤板結(jié)，不利于植物根的呼吸作用。

4.1? ? 冰雹災(zāi)害的遙感影像提取

通過遙感技術(shù)對冰雹發(fā)生后的影像監(jiān)測我們發(fā)現(xiàn)地面反射比率在成像中發(fā)生了明顯的變化，導(dǎo)致植被指數(shù)變化明顯。通過冰雹災(zāi)害災(zāi)前和災(zāi)后植被指數(shù)的對比，可獲取冰雹災(zāi)害的發(fā)生范圍;同時根據(jù)指數(shù)的數(shù)值確定冰雹災(zāi)害對農(nóng)作物的損失等級。

4.2? ? 地面實測數(shù)據(jù)的應(yīng)用

根據(jù)冰雹災(zāi)害的監(jiān)測結(jié)果，在受災(zāi)區(qū)選取不同等級的調(diào)查點作為實測點，實測成果作為驗證冰雹災(zāi)害監(jiān)測的依據(jù)，同時可根據(jù)實測結(jié)論對冰雹災(zāi)害的提取模型進(jìn)行修正和改進(jìn)。

4.3? ? 雷達(dá)監(jiān)測數(shù)據(jù)的應(yīng)用

雷達(dá)監(jiān)測數(shù)據(jù)作為驗證衛(wèi)星遙感監(jiān)測冰雹災(zāi)害的又一有效手段，雷達(dá)監(jiān)測獲取的冰雹云強(qiáng)度和移動路徑對冰雹災(zāi)害農(nóng)作物損失程度和冰雹災(zāi)害影響范圍具有指示作用。

5 結(jié)語

利用植被指數(shù)變化監(jiān)測冰雹災(zāi)害影響程度和災(zāi)害發(fā)生范圍，需要冰雹災(zāi)害的影響達(dá)到一定程度后植被指數(shù)變化比較明顯，災(zāi)害程度較輕區(qū)域不明顯。雷達(dá)監(jiān)測冰雹云能夠很好的判斷降冰雹區(qū)域，結(jié)合衛(wèi)星監(jiān)測、雷達(dá)監(jiān)測和實測數(shù)據(jù)，能夠很好的解決冰雹災(zāi)害的監(jiān)測問題。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，多源數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用將是今后災(zāi)害監(jiān)測與評估的趨勢之一。

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