基于衛星遙感的冰雹災害監測研究

朝魯門

[摘要]冰雹是一種自然氣象災害，會給人們的生活和農業生產帶來很大的影響，因此通過做好監測工作，防治冰雹災害是一項非常重要的舉措。通過利用衛星遙感技術收集冰雹災害預警資料，該項技術的應用經過長期的實踐表明是可行的。做好冰雹災害的監測工作，可以對農作物的培育以及種植，品種進行有針對性的調整與選擇，在實踐的應用過程中發現，衛星遙感監測技術針對災害程度比較嚴重的區域可以真實的反映出受災損失程度，而對于受災區域比較小，或者受災程度比較新的地區分辨則存在著一定的不確定性，因此該項技術的使用也具有一定的局限。

[關鍵詞]冰雹災害;遙感監測;雹云監測

[中圖分類號]P412.27 [文獻標識碼]A

我國地域幅員遼闊，氣候情況也比較復雜，各種自然災害對我們國家的影響也非常大，例如冰雹災害，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，突發性強的特點，尤其我國是世界上受冰雹災害影響最大的國家之一，受災面積高達600萬hm2之多，每年的經濟損失也以幾十億元計。因此，如何做好對冰雹災害監測的研究工作，進行對冰雹災情的評估以及調查分析對于開展人工防冰雹災害或者采取相對的應對措施，最大程度減輕冰雹的災害具有重要意義。衛星遙感技術以其特有的優勢尤其適用于該項工作的應用，通過充分的利用衛星的定位系統以及通信系統、結合對地定位、數據處理、模型應用以及遙感監測等科學技術的結合，可以有效的在冰雹災害監測工作中起到重要的作用。通過衛星遙感監測技術的應用，進行對雹云的監測分析可以對冰雹災害的受害程度以及形成規律原因進行分析，展開對冰雹災害發生規律的摸索，以及進一步分析冰雹災害形成的原因，可以推進科學評估防止冰雹災害工作的進程。

1 衛星遙感技術

衛星遙感技術被廣泛的應用在農業、林業以及災害監測預警預報等各個方面，它發展于20世紀的60年代，衛星遙感技術具有獲取信息量大、時效性好、周期短、數據連續性強等特點，因此尤其適合于對自然災害的評估以及風險調查預警預報等領域中。通過衛星進行導航定位結合計算機技術，對自然災害的風險展開調查，能夠為政府部門的決策提供可靠的信息據此做好戰略安排。近些年來衛星遙感技術應用取得了很大的進步，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程發展。為了實現該項技術對自然環境進行災害監測，國家相關部門相繼發射了多個適用于環境與災害監測預報的衛星系統。尤其為了使其發揮更大的經濟效益以及社會效益，根據自然災害管理需要采集數據的特點，建立了應用標準體系專門應對災害的監測，由此衛星遙感監測技術無論從技術層面還是設備層面，都能夠達到為災害預測起到保駕護航的作用。

2 衛星遙感監測冰雹災害的原理

遙感技術在對大氣環境以及生態環境，水環境的精細化定量監測當中有著積極的作用，使用衛星遙感技術開展對冰雹災害的監測從理論上來說是可行的。一場冰雹災害發生的時候持續的時間為十分鐘左右，雖然持續時間不長但是對植被和生態的破壞性比較大，在不同的季節會造成對農作物不同的損傷，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，通過衛星遙感技術對監測到的數據進行處理，對冰雹災前災后的植被指數進行記錄與分析可以檢測出受災程度大小，這就是衛星遙感技術被應用于冰雹災害監測中的原理。

隨著自主衛星遙感高分辨率技術取得很大的進展，技術流程逐步成熟，國家相關部門先后發射了多顆資源衛星，被廣泛應用于農業、國土、環保等領域，衛星監測分辨率的空間距離由原來的30 m逐步提高到lm左右，這些衛星遙感技術的進步極大地提高了工作效率。

3 冰雹災害的雷達監測

天氣雷達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對流云團的結構、形態以及對流場的分布，從而促進了人們對冰雹、暴雨等強對流天氣的特點及其演變規律的認識，國內外的研宄表明： 利用雷達回波的圖像數據，發掘冰雹暴雨天氣回波的特征，可以實現對冰雹暴雨等強對流天氣的識別。

3.1? ? 冰雹在雷達上的特征

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

3.2? ? 根據冰雹移動路徑預估冰雹落區

根據冰雹云的雷達特征，通過雷達追蹤成災雹云，可獲取移動路徑和降雹過程，能夠確定冰雹災害發生的時間和影響范圍。

4? ? 遙感技術在冰雹災害監測中的應用

冰雹對農作物的危害主要有以下兩種情況：一是物理損害，冰雹下降時因機械破壞作用使農作物葉片、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出不同的等級;二是生理影響，冰雹多發生溫暖季節，而此刻的農作物正處于生長階段，降雹后，一方面冰雹會吸熱融化，造成農作物的凍傷，同時大量的冰雹堆積在一起會造成土壤板結，不利于植物根的呼吸作用。

4.1? ? 冰雹災害的遙感影像提取

通過遙感技術對冰雹發生后的影像監測我們發現地面反射比率在成像中發生了明顯的變化，導致植被指數變化明顯。通過冰雹災害災前和災后植被指數的對比，可獲取冰雹災害的發生范圍;同時根據指數的數值確定冰雹災害對農作物的損失等級。

4.2? ? 地面實測數據的應用

根據冰雹災害的監測結果，在受災區選取不同等級的調查點作為實測點，實測成果作為驗證冰雹災害監測的依據，同時可根據實測結論對冰雹災害的提取模型進行修正和改進。

4.3? ? 雷達監測數據的應用

雷達監測數據作為驗證衛星遙感監測冰雹災害的又一有效手段，雷達監測獲取的冰雹云強度和移動路徑對冰雹災害農作物損失程度和冰雹災害影響范圍具有指示作用。

5 結語

利用植被指數變化監測冰雹災害影響程度和災害發生范圍，需要冰雹災害的影響達到一定程度后植被指數變化比較明顯，災害程度較輕區域不明顯。雷達監測冰雹云能夠很好的判斷降冰雹區域，結合衛星監測、雷達監測和實測數據，能夠很好的解決冰雹災害的監測問題。隨著衛星遙感技術的發展，多源數據綜合應用將是今后災害監測與評估的趨勢之一。

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