基于卫星遥感的冰雹灾害监测研究

朝鲁门

[摘要]冰雹是一种自然气象灾害，会给人们的生活和农业生产带来很大的影响，因此通过做好监测工作，防治冰雹灾害是一项非常重要的举措。通过利用卫星遥感技术收集冰雹灾害预警资料，该项技术的应用经过长期的实践表明是可行的。做好冰雹灾害的监测工作，可以对农作物的培育以及种植，品种进行有针对性的调整与选择，在实践的应用过程中发现，卫星遥感监测技术针对灾害程度比较严重的区域可以真实的反映出受灾损失程度，而对于受灾区域比较小，或者受灾程度比较新的地区分辨则存在着一定的不确定性，因此该项技术的使用也具有一定的局限。

[关键词]冰雹灾害;遥感监测;雹云监测

[中图分类号]P412.27 [文献标识码]A

我国地域幅员辽阔，气候情况也比较复杂，各种自然灾害对我们国家的影响也非常大，例如冰雹灾害，他虽然相比较干旱以及洪水等，时间比较短，范围比较小，但是存在破坏性大，突发性强的特点，尤其我国是世界上受冰雹灾害影响最大的国家之一，受灾面积高达600万hm2之多，每年的经济损失也以几十亿元计。因此，如何做好对冰雹灾害监测的研究工作，进行对冰雹灾情的评估以及调查分析对于开展人工防冰雹灾害或者采取相对的应对措施，最大程度减轻冰雹的灾害具有重要意义。卫星遥感技术以其特有的优势尤其适用于该项工作的应用，通过充分的利用卫星的定位系统以及通信系统、结合对地定位、数据处理、模型应用以及遥感监测等科学技术的结合，可以有效的在冰雹灾害监测工作中起到重要的作用。通过卫星遥感监测技术的应用，进行对雹云的监测分析可以对冰雹灾害的受害程度以及形成规律原因进行分析，展开对冰雹灾害发生规律的摸索，以及进一步分析冰雹灾害形成的原因，可以推进科学评估防止冰雹灾害工作的进程。

1 卫星遥感技术

卫星遥感技术被广泛的应用在农业、林业以及灾害监测预警预报等各个方面，它发展于20世纪的60年代，卫星遥感技术具有获取信息量大、时效性好、周期短、数据连续性强等特点，因此尤其适合于对自然灾害的评估以及风险调查预警预报等领域中。通过卫星进行导航定位结合计算机技术，对自然灾害的风险展开调查，能够为政府部门的决策提供可靠的信息据此做好战略安排。近些年来卫星遥感技术应用取得了很大的进步，逐步向着多平台多角度多传感器以及高度空间分辨率、高时像分辨率、极高光谱分辨率的进程发展。为了实现该项技术对自然环境进行灾害监测，国家相关部门相继发射了多个适用于环境与灾害监测预报的卫星系统。尤其为了使其发挥更大的经济效益以及社会效益，根据自然灾害管理需要采集数据的特点，建立了应用标准体系专门应对灾害的监测，由此卫星遥感监测技术无论从技术层面还是设备层面，都能够达到为灾害预测起到保驾护航的作用。

2 卫星遥感监测冰雹灾害的原理

遥感技术在对大气环境以及生态环境，水环境的精细化定量监测当中有着积极的作用，使用卫星遥感技术开展对冰雹灾害的监测从理论上来说是可行的。一场冰雹灾害发生的时候持续的时间为十分钟左右，虽然持续时间不长但是对植被和生态的破坏性比较大，在不同的季节会造成对农作物不同的损伤，例如秋天会造成收成锐减，春天会造成幼苗的大量夭折，夏天对长势旺盛的庄家会造成毁灭性的伤害，通过卫星遥感技术对监测到的数据进行处理，对冰雹灾前灾后的植被指数进行记录与分析可以检测出受灾程度大小，这就是卫星遥感技术被应用于冰雹灾害监测中的原理。

随着自主卫星遥感高分辨率技术取得很大的进展，技术流程逐步成熟，国家相关部门先后发射了多颗资源卫星，被广泛应用于农业、国土、环保等领域，卫星监测分辨率的空间距离由原来的30 m逐步提高到lm左右，这些卫星遥感技术的进步极大地提高了工作效率。

3 冰雹灾害的雷达监测

天气雷达是识别冰雹云的重要平台，其反射率因子图和径向速度图能够展现对流云团的结构、形态以及对流场的分布，从而促进了人们对冰雹、暴雨等强对流天气的特点及其演变规律的认识，国内外的研宄表明： 利用雷达回波的图像数据，发掘冰雹暴雨天气回波的特征，可以实现对冰雹暴雨等强对流天气的识别。

3.1    冰雹在雷达上的特征

冰雹云的基本反射率和回波頂高特征是判断冰雹是否发生的重要特征。在内蒙古中部地区，春季雹云初始回波中心强度在30dBz左右，高度在6km 左右;夏季则回波强度在40～45 dBz左右，高度在8～10km 左右，有时出现弓形回波或钩状回波等典型特征。

3.2    根据冰雹移动路径预估冰雹落区

根据冰雹云的雷达特征，通过雷达追踪成灾雹云，可获取移动路径和降雹过程，能够确定冰雹灾害发生的时间和影响范围。

4    遥感技术在冰雹灾害监测中的应用

冰雹对农作物的危害主要有以下两种情况：一是物理损害，冰雹下降时因机械破坏作用使农作物叶片、茎秆和果实等遭受损伤，该损伤会跟随冰雹下降的时间、范围以及冰雹单体的大小的不同而呈现出不同的等级;二是生理影响，冰雹多发生温暖季节，而此刻的农作物正处于生长阶段，降雹后，一方面冰雹会吸热融化，造成农作物的冻伤，同时大量的冰雹堆积在一起会造成土壤板结，不利于植物根的呼吸作用。

4.1    冰雹灾害的遥感影像提取

通过遥感技术对冰雹发生后的影像监测我们发现地面反射比率在成像中发生了明显的变化，导致植被指数变化明显。通过冰雹灾害灾前和灾后植被指数的对比，可获取冰雹灾害的发生范围;同时根据指数的数值确定冰雹灾害对农作物的损失等级。

4.2    地面实测数据的应用

根据冰雹灾害的监测结果，在受灾区选取不同等级的调查点作为实测点，实测成果作为验证冰雹灾害监测的依据，同时可根据实测结论对冰雹灾害的提取模型进行修正和改进。

4.3    雷达监测数据的应用

雷达监测数据作为验证卫星遥感监测冰雹灾害的又一有效手段，雷达监测获取的冰雹云强度和移动路径对冰雹灾害农作物损失程度和冰雹灾害影响范围具有指示作用。

5 结语

利用植被指数变化监测冰雹灾害影响程度和灾害发生范围，需要冰雹灾害的影响达到一定程度后植被指数变化比较明显，灾害程度较轻区域不明显。雷达监测冰雹云能够很好的判断降冰雹区域，结合卫星监测、雷达监测和实测数据，能够很好的解决冰雹灾害的监测问题。随着卫星遥感技术的发展，多源数据综合应用将是今后灾害监测与评估的趋势之一。

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