黑龙江省2024年汛期高分三号数据在重点区域水体监测中的应用摘要
2024年夏季,黑龙江省受强对流天气影响,自6月1日起进入主汛期,部分区域遭遇严重洪涝灾害。为有效应对汛期洪涝风险,及时掌握水体动态变化,本研究应用高分三号卫星数据对省内多个重点区域开展水体变化监测,为防汛减灾提供了关键支撑。高分三号卫星搭载C波段合成孔径雷达(SAR),具备全天时、全天候对地观测能力,其数据时空分辨率高,可有效弥补光学遥感在复杂天气条件下的观测局限。本研究使用的高分三号数据涵盖整个汛期关键时段,空间分辨率达到满足区域精细化监测的要求,为精确分析水体变化提供了坚实的数据基础。在数据处理阶段,首先进行多视处理,依据研究区域特性与精度需求,将多视因子设为3×3,通过叠加平均相邻像元,降低数据量与噪声干扰,提升信噪比与处理效率。随后,运用Gamma MAP滤波方法对影像进行滤波,该自适应滤波算法基于统计模型,能在去除残余噪声的同时,最大程度保留影像的边缘与细节信息,为后续水体信息提取奠定良好基础。接着,利用卫星数据提供的辐射定标参数文件,按照辐射定标公式,将原始数字量化值(DN值)转换为雷达后向散射系数,消除传感器及大气等因素影响,确保不同时相影像数据的可比性。最后,以研究区域数字高程模型(DEM)数据为参考,运用多项式拟合建立像元与地理坐标的映射关系,完成地理编码,使雷达影像能与其他地理信息数据在统一坐标系下进行叠加分析。基于预处理后的高分三号数据,研究针对倭肯河(依兰、桦南)、牡丹江支流-乌斯浑河、穆棱河(鸡西市梨树区、牡丹江市穆棱市)、蚂蚁河(延寿县)、乌苏里江(抚远市、饶河县、虎林市、密山市)等重点区域进行水体监测分析。结果显示,在不同时段,这些区域水体面积变化显著。例如,6月10日倭肯河(依兰、桦南)雷达影像范围内水体与5月2日对比,水体扩大面积约620%;8月17日乌苏里江(抚远市、饶河县、虎林市、密山市)雷达影像范围水体与8月10日对比,水体面积整体扩大约27.49%,且上下游水体面积变化呈现明显差异,汇入乌苏里江的部分境外水体和罗河水体面积扩大,而比金河、伊曼河、乌拉河水体面积缩小。本研究生成的卫星遥感水体监测报告,共发布64期,其中与卫星中心联合发布24期。报告内容凭借其科学性与及时性,多次被松辽流域专班和省台会商引用,并获得省局和中心领导的高度批示,充分肯定了其在防汛决策中的重要价值。报告为相关部门实时掌握汛情、合理调配防洪资源提供了科学依据,在黑龙江省2024年夏季防汛减灾工作中发挥了关键作用,也为今后同类研究与业务应用提供了宝贵经验与参考范例。
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