冀中南“7.19”特大暴雨影响遥感监测分析*

赵春雷 吴国明 王云秀 赵超

（河北省遥感中心，石家庄 050021）

冀中南“7.19”特大暴雨影响遥感监测分析*

赵春雷2吴国明1王云秀1赵超1

（河北省遥感中心，石家庄 050021）

应用高分卫星和环境减灾卫星影像数据，对2016年“7.19”暴雨前后河北省中南部主要水库水域面积的变化情况和暴雨后过水区域面积进行了监测。分析结果认为：暴雨过后，水域面积增加明显的有黄壁庄水库、岗南水库和岳城水库，均增加120%以上；在邯郸市西部洪水沿途下泄路径和汇集区域明显，过水面积约254.6km2；石家庄境内的岗南水库、黄壁庄水库泄洪后，沿途过水面积约95.2km2；石家庄市内的南平旺水库、白草坪水库泄洪后，流经区域过水面积约782km2；邢台市内的朱庄水库、临城水库泄洪后，流经距离长，区域大，过水面积约782km2。根据暴雨灾后情况，对过水区域的分布情况进行了遥感监测分析，为相关部门提供参考。

卫星遥感 7.19暴雨 水体监测 过水区 展宽

一、前言

遥感技术在洪涝监测、火灾监测、水体监测等方面得到了广泛应用。随着卫星数据的多元化、空间和时间分辨率的提高，对遥感技术的应用研究更为精确和广泛[1-6]。谢秋霞等[7]选用HIS变换法、小波变换法和GS变换法突出洪水专题信息，从影像融合的空间信息融入度和光谱信息保真度对融合结果进行了精度评价。刘明月等[8]利用中国环境与灾害监测预报小卫星和Landsat8卫星影像对2013年7月份一次暴雨过后的松花江和嫩江交汇段水淹面积进行实时监测，为灾后评估提供了客观依据。

2016年7月18～21日，受暖湿气流和冷空气的共同影响，河北省出现今年以来最强的降水天气过程，此次降水过程雨量大、覆盖范围广、降水强度强。降水大值区主要集中沿太行山呈南北向带状分布，暴雨高值带分布在地面高程200-500m的太行山东侧迎风坡，石家庄、邢台、邯郸三市过程平均降水量为175mm，暴雨中心磁县陶泉乡达到783.7mm。此次过程是河北省自1963年以来最强的一次降水天气过程，给人民生活和生命财产造成重大损失。

本文利用2016年7月19日暴雨前后的多源卫星遥感影像，通过对水库面积、过水区域分布情况等信息提取，结合实际情况进行分析，更多地提出进行可客观分析，为河北省中南部区域内水库、河道及滞洪区管理等提供决策依据。

二、研究区域及数据来源

2.1 研究区

本次研究区域主要为河北省的石家庄市、邢台市、邯郸市、衡水市所辖行政区域，西北角经纬度为113.45度，纬度38.83度，东南角经度116.58度，纬度为36.05度。此区域内西部为太行山区，地势较高，最高处海拔约2211米，分布有多个水库，东部为平原地带，地势平坦。

2.2 数据来源

文中涉及气象数据来源于河北省气象信息中心，基础地理数据来源于河北省基础地理信息中心，遥感数据来源于中国资源卫星应用中心，包括高分一号卫星（2016年6月18日、6月22日、6月27日、7月29日）、高分四号卫星数据（2016年7月23日）、环境减灾卫星数据（2016年7月26日）。

三、影像分析

洪水遥感监测主要是对洪水信息的提取和加工。为有效监测此次洪水发生后的实际情况，通过中国资源卫星应用中心网站对2016年7月19日（以下简称“7•19”）前后的卫星影像进行查询并订购下载。最后获取了高分一号卫星多光谱相机(WFV)数据数景（2016年6月18日1景，6月22日2景，6月27日1景，7月29日2景），7月23日高分四号卫星50米多光谱数据3景，7月26日环境减灾卫星CCD相机数据1景。遥感数据都经过自带模型校正后再使用河北省基础地理数据的河流面层数据进行几何精校正，使得误差控制在1个像元之内。

3.1 提取方法及过程

卫星数据在erdas软件下打开，选择不同的波段组合，使得水体的流经区域能有效分辨。尝试监督分类方法进行过水区提取后，效果不理想，分析原因主要是过水后的地面信息复杂化，洪水夹杂着泥沙流经了河道、农田、村庄、公路，致使地面光谱信息混杂。最后选择目视解译的方法，具体操作方法为：打开洪水前后的两幅影像，参考该区域内的河北省土地利用信息，在ARCMAP平台下，按照水的流向勾划洪水的过水区域，依次方法分别得到了区域内主要过水区的分布情况。图1分别为2016年6月22日和7月29日的高分一号多光谱相机（WFV）卫星影像，采用3,4,2通道合成，水体显示为深蓝色，以此为依据勾划过水区域。

3.2 过水区域信息提取

利用上述提到的水域边界提取方法，以7月29日的卫星影像为准，并利用ArcGIS面积统计功能，提取得到各流域的过水区域(见图2)并统计得到过水面积。

在邯郸市西部洪水经车谷水库、四里岩水库沿北洺河、南洺河下泄，流经武安市后流入永年县和鸡泽县时，河道展宽明显并在此形成较大水面，过水面积约254.6km2。

石家庄市内的南平旺水库、白草坪水库泄洪后，流经了赞皇县、元氏县、高邑县、赵县、宁晋县、新和县；邢台市内的朱庄水库、临城水库泄洪后，流经邢台市、邢台县、临城县、沙河县、南和县、任县、隆尧县后在宁晋县、新和县于上面的洪水汇合，流经距离长，区域大，过水面积约782 km2；

石家庄市境内的岗南水库、黄壁庄水库泄洪后，洪水沿河道流经了平山县、鹿泉区、正定县、藁城市、无极县、深泽县、安平县，过水面积约95.2km2。

3.3 水库水体面积信息提取

对区域内的主要水库，分别选取6月22日和7月29日两日的影像，如图3为邯郸市岳城水库6月18日和7月29日高分一号卫星的4,3,2通道合成影像（a,b）以及分类后得到的水体区域(c,d)。应用ERDAS软件采用监督分类的方法得到区域内各主要水库 “7•19”前后的面积及变化情况，见表1。可以看出，水域面积增加明显的有黄壁庄水库、岗南水库和岳城水库，均增加120%以上。

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四、结论与建议

“7•19”暴雨过后，水域面积增加明显的有黄壁庄水库、岗南水库和岳城水库，均增加120%以上；在邯郸市西部洪水沿途下泄路径和汇集区域明显，过水面积约254.6km2；石家庄境内的岗南水库、黄壁庄水库泄洪后，沿途过水面积约95.2km2；石家庄市内的南平旺水库、白草坪水库泄洪后，流经区域过水面积约782km2；邢台市内的朱庄水库、临城水库泄洪后，流经距离长，区域大，过水面积约782km2。

综合分析官方发布暴雨灾后情况，根据泄洪流经路径、汇集区域以及过水区域的分布情况等，提出如下建议，给相关部门提供参考。

（1）多条河道从干涸变为流水，水库蓄水明显。滹沱河、冶河、大沙河、甘陶河、道西川、宋家庄川、浆水川、路罗川、七里河、沙河、洺河、漳河等河道在此次降水前大部干涸，降水后河流都出现了流水。河北省西部太行山大小水库蓄水明显增加，基本都达到了满库容。

（2）河道及泄洪区应保持自身功能，特别是一些河道的景观建设更应引起注意，河道及泄洪区更不能有人为建筑等妨碍行洪。如在邢台市的七里河东段尤为明显（见图4），不合理的河道设计应及时修复，避免重蹈覆辙。

（3）分析遥感影像及过水区域分布可以认为：“7•19”特大暴雨相当于对河北省中南部的水库、河道、滞洪区进行了一次特殊的试验，水库蓄水能力、河道、滞洪区的行洪能力都得到了考验。以此为依据相关部门可进行针对性治理和改善，特别是在积水严重的三个区域（宁晋和新河区域；永年和鸡泽区域；任县和南和区域）应加强治理。

（4）基于遥感技术能够实现内陆水库、河流及洪涝的大范围、动态面积监测，是进行大型水域研究和管理的有效手段。为提高洪涝灾害监测服务的精准性、时效性，还需要加强洪水淹没模型研究。伴随着国内国内高分数据的空间和时间分辨率的提高，以及卫星遥感数据的多源化，遥感技术对洪水的监测将发挥更大的作用。

[1]徐涵秋,唐菲.2013.新一代Landsat系列卫星Landsat 8遥感影像新增特征及其生态环境意义.生态学报.33(11):249-257.

[2]宫鹏,张晗,张海英等.2011.用中国环境减灾卫星1号数据评估日本仙台9.0级大地震引发海啸淹没区.遥感学报.15(4):863-868.

[3]李卫国.2013.作物旱涝灾情遥感监测进展与思考.江苏农业学报.29(6):1503-1504．

[4]孟宪民,崔保山,邓伟等.1999.松嫩流域特大洪灾的醒示湿地功能的再认识.自然资源学报.14(1):14-21.

[5]张宏群,范伟,荀尚培,等.2010.基于MODIS和GIS的洪水识别及淹没区土地利用信息的提取.灾害学.25(4):22－26.

[6]朱玉霞等.2014.基于HJ-1卫星的丹江口库区水质遥感监测研究.环境科技.27(5)58.

[7]刘明月,贾明明,王宗明等.2015.2013年松花江与嫩江交汇段洪水遥感监测.湿地科学.13(4)：456-465.

[8]谢秋霞,张佳晖,陆坤等.2017.基于典型遥感影像融合方法的洪水信息精确提取研究与应用.灾害学.32(1):183－186,204．

201 6-201 7年度河北省遥感技术应用优秀论文奖

一等奖获奖名单

1、基于HJ—1A超光谱影像的土壤速效磷含量遥感反演研究

王 磊 河南理工大学

许 宁 河北农业技术推广总站

顾晓鹤 北华航天工业学院

2、Landsat-8和HJ-1B热红外数据海面温度监测效果研究

石海岗 核工业航测遥感中心

3、应用资源三号卫星监测博斯腾湖地区生态环境变化

揭文辉 核工业航测遥感中心

4、基于图表示的鲁棒高效的高光谱图像波段选择方法

孙 康 中国电子科技集团公司第五十四研究所

耿修瑞 中国科学院电子学研究所

计璐艳 清华大学地球科学中心

5、航天对地观测运行机制与快速响应系统研究

陈金勇 中国电子科技集团公司第五十四研究所

6、一种遥感影像区域覆盖最优数据集筛选模型的研究

李 峰 中国电子科技集团公司第五十四研究所

7、基于深度学习（FCN网络）的舰船目标轮廊分割与检测算法

楚博策 中国电子科技集团公司航天信息应用技术重点实验室

8、一种非线性高光谱图像异常目标检测方法

王 敏 中国电子科技集团公司航天信息应用技术重点实验室

9、星空地“REUP”一体化矿山环境监测遥感系统建设初探

邢英梅 河北水文工程地质勘察院

10、河北海域叶绿素a浓度遥感反演业务化算法

杨 斌 河北省遥感中心

二等奖获奖名单

1、航测遥感技术应用及展望

王 勇 河北省地球物理勘查院

2、基于改进型TVD1的京津冀长时间序列旱情时空变化分析

刘海新 山东科技大学

张安兵 河北工程大学

3、遥感技术在林业中的应用

张 岩 河北省林业调查规划设计院

4、干旱半干旱高寒山区蚀变矿物遥感信息提取效果与找矿预测

孙永彬 核工业航测遥感中心

5、基于SIFT的遥感图像海上目标显著性检测

王 港 中国电子科技集团公司航天信息应用技术重点实验室

6、遥感卫星在轨测试任务管控方法

刘晓丽 中国电子科技集团第五十四研究所

7、高分辨遥感图像舰船特征降维算法

楚博策 中国电子科技集团第五十四研究所

8、基于深度神经网络的遥感影像目标检测及其特征提取研究

王 港 中国电子科技集团公司航天信息应用技术重点实验室

9、区域土地生态因子遥感监测与分析—以京津冀城市群和北方

农牧交错区为例

王 琳 河北省国土资源利用规划院

10、基于多特征的高分遥感图像分割算法研究

金永涛 北华航天工业学院

11、卫星影像在矿山地质环境调查中的应用

王志贤 河北省地矿局第三地质大队

12、基于多尺度纹理特征的SAR影像变化检测

闻彩焕 河北省地质测绘院

13、冀中南“7.19”特大暴雨影响遥感监测分析

赵春雷 河北省气象与生态环境监测重点实验室