自然災害研究中遙感與地理信息系統(tǒng)的應用

楊博錦

摘 要 我國是一個自然災害頻發(fā)并深受其害的國家，應用遙感與地理信息系統(tǒng)可以對各種重大自然災害進行有效的監(jiān)測，并提供準確、及時和可靠的數(shù)據(jù)。文章就遙感與地理信息系統(tǒng)在自然災害預防中的應用進行闡述和分析，以期在減少自然災害對社會影響和經(jīng)濟損失等方面發(fā)揮一定的作用。

關(guān)鍵詞 自然災害；遙感；地理信息系統(tǒng)；應用

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）232-0171-02

1 遙感與地理信息系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容概述

遙感與地理信息系統(tǒng)是近年來蓬勃發(fā)展起來的一項新興科學技術(shù)，它集成了通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、地理、生物等學科的最新成就，在我國農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、水文、環(huán)境、氣象、海洋、測繪等領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用，其在自然災害監(jiān)測與預防方面的作用尤為明顯。其中最新的全球定位技術(shù)的出現(xiàn)直接導致了地球生命科學研究范圍、方式和內(nèi)容也隨著產(chǎn)生巨大的變化，標志著地球科學研究的一場新變革。

遙感與地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下方面：

1）能提供全球范圍內(nèi)的高清圖像，從而深刻的揭示了大氣圈、生物圈、巖石圈等的相互作用和關(guān)系，促進了地球系統(tǒng)科學研究的完善和深入。通過技術(shù)升級，實現(xiàn)了從可見光到微波到紅外等技術(shù)的提升，從而在遙感與地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立了數(shù)學模型，奠定了定量化分析的良好基礎(chǔ)。

2）其為我國重點環(huán)境、資源事件提供了準確、及時的監(jiān)測評估報告，確保了國家對其能做出快速、準確的反映，同時，其為我國國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃提供了寶貴、詳實的生態(tài)環(huán)境與資源的大數(shù)據(jù)。

3）通過對我國生物量的估測和評價，為我國重要經(jīng)濟領(lǐng)域提供基礎(chǔ)信息服務。

遙感與地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下方面：

1）遙感技術(shù)應用表明，由航天、航空、地面觀察臺網(wǎng)絡(luò)等組成的對地觀測系統(tǒng)具有提供定量、定位、和定性數(shù)據(jù)能力的綜合性技術(shù)系統(tǒng)。其提供全方位、全天候的資源與環(huán)境實時監(jiān)測，從而為資源開發(fā)、環(huán)境保護、自然災害預防和管理的持續(xù)發(fā)展提供了系統(tǒng)化的科學依據(jù)和信息化服務。

2）遙感和地理信息系統(tǒng)之間存在著緊密的相互依存關(guān)系。后者需要應用遙感大數(shù)據(jù)來更新其數(shù)據(jù)庫；而遙感影像識別技術(shù)的精度提升需要得到前者的支持。遙感與地理信息系統(tǒng)的一體化已成為現(xiàn)實，其中遙感圖像具有的柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向地理信息系統(tǒng)專用的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換已取得突破性進展。

2 自然災害研究中遙感與地理信息系統(tǒng)應用存在的主要問題

地圖信息的快速準確輸入與建庫是遙感和地理信息系統(tǒng)一體化技術(shù)對大規(guī)模突發(fā)性自然災害做出快速反應的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于與自然災害相關(guān)的圖件內(nèi)容及其復雜和多樣性，使得其快速輸入效果還無法滿足要求，同時后期編輯修改和附屬性的工作量仍十分巨大，從而在一定程度上影響了其能力的發(fā)揮。

將不同信息源數(shù)據(jù)在空間上進行準確的配比也成為了關(guān)鍵技術(shù)之一。目前所采用的以最小二乘法為基礎(chǔ)的數(shù)學方法已被證明抗差性較差而影響了遙感和GIS一體化技術(shù)的準確程度。

目前自然災害損失估算主要采用了傳統(tǒng)的統(tǒng)計或模糊推判方法，而比較理想的模型應該是將遙感的光譜信息、受災區(qū)社會經(jīng)濟人口歷史信息以及災區(qū)土地資源損失信息融為一體的多層次組合模型。而要完成此模型的設(shè)計和架構(gòu)，還必須進行大量的典型實驗。

3 自然災害研究中遙感與地理信息系統(tǒng)的具體應用探究

3.1 遙感技術(shù)的具體應用

遙感技術(shù)誕生于20世紀60年代初，主要是應用在航空攝影方面。隨著其與計算機、軟件技術(shù)、天文等逐漸融合后形成了一種綜合性較強的技術(shù)系統(tǒng)，并且在各個領(lǐng)域被廣泛的運用，特別是在自然災害等極端天氣環(huán)境、地理條件下取得了良好的應用效果。遙感技術(shù)主要是指從遠距離遙控指定的飛行器，利用可見光、微波等探測方式進行特定目標掃描、攝像和信息感應，從而自動識別和獲取特定對象具體活動狀態(tài)、音視頻影像以及周圍環(huán)境的綜合技術(shù)。其在實際應用過程中，能夠從地面到高空，以不同維度和方式來進行特定對象的觀測，并且能夠得出準確的數(shù)據(jù)和分析報告，從而為自然災害現(xiàn)場的控制提供有效的信息數(shù)據(jù)支持和決策支撐。遙感系統(tǒng)主要由遙感平臺、遙感儀器、信息搜集和處理模塊、遙感軟件等組成。

通過遙感技術(shù)能對不適宜工作人員直接進入的危險區(qū)域進行較全面的現(xiàn)況了解，有利于幫助指揮人員進行災害原因分析、受災程度分析以及災害危險程度分析，從而為快速的找到最佳解決方案奠定了良好的決策數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

以自然災害中的水災為例，通過遙感技術(shù)的應用，可不斷的獲取有關(guān)洪水災害的程度、變化以及洪水所影響區(qū)域、時段等相關(guān)信息，從而有利于指揮員對洪水災害進行綜合、準確的判斷分析，快速制定和調(diào)整相關(guān)防洪策略和措施，進而盡可能減少洪水災害所帶來的人員傷亡和經(jīng)濟損失。在災后救援環(huán)節(jié)，遙感技術(shù)可提供第一手的災情現(xiàn)況，引導救援隊伍進行精準救援，幫助指揮員制定有針對性的搶災、救災、疏導工作。

3.2 地理信息系統(tǒng)的具體應用

1）地理信息系統(tǒng)屬于空間信息系統(tǒng)，又可稱之為GIS技術(shù)。其主要在計算機軟件和硬件的支持和作用下，對相關(guān)空間數(shù)據(jù)進行分析和處理，并以相關(guān)地理坐標或空間為基礎(chǔ)，對其進行數(shù)據(jù)輸入、分析處理、存儲和查詢的技術(shù)系統(tǒng)。

2）地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對自然災害研究起到了非常重要的作用，是災害研究的重要組成部分。不管是單次災害或不同種類災害的研究，其數(shù)據(jù)主要可分為歷史、現(xiàn)代和實時等不同環(huán)境下數(shù)據(jù)。不同類型的自然災害能夠產(chǎn)生各自的大數(shù)據(jù)類型體系，利用GIS技術(shù)可高效、方便的對這些災害與地理空間分布相關(guān)的數(shù)據(jù)進行分析和處理，從而能確保數(shù)據(jù)的真實性和可靠性。

3）數(shù)據(jù)庫在GIS技術(shù)使用過程中發(fā)揮了極其重要的作用，其能夠?qū)崿F(xiàn)對災害相關(guān)數(shù)據(jù)進行高效存儲和管理，結(jié)合軟件技術(shù)能將搜集到的數(shù)據(jù)進行智能整合和分析處理，從而能提供快速的不同維度、不同對象、不同層級的綜合數(shù)據(jù)查詢服務。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在確保實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、安全可靠的前提下，減少必要的冗余，是提高系統(tǒng)運行效率的關(guān)鍵。一個完整的GIS系統(tǒng)能為災害研究提供各種災害類型、不同時間段、不同的數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式，同時根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)模型提供有針對性的災害預防和救災管理措施，以盡可能為決策者提供最全面、最豐富的參考依據(jù)。

4）GIS有利于對自然災害進行動態(tài)監(jiān)測和分析，是自然災害研究地理信息系統(tǒng)的重要應用場景。其將自然災害現(xiàn)場最新數(shù)據(jù)接收、分析和處理都有機的融入動態(tài)監(jiān)測中，從而能得出準確有效的自然災害數(shù)據(jù)。

3.3 遙感與地理信息系統(tǒng)的有機融合

隨著我國自然災害發(fā)生頻次越來越高，其造成的經(jīng)濟損失和對人民生命的威脅也越來越大，針對這一現(xiàn)狀，有必要利用以遙感技術(shù)為基礎(chǔ)建立起的自然災害實時監(jiān)測評估系統(tǒng)，對自然災害目標的確定、預防和救災進行深入分析，從而為災害提供有效的數(shù)據(jù)支持。在GIS的協(xié)同配合下，能夠?qū)暮?shù)據(jù)進行綜合分析、模擬以及預測等，為災害的解決提供實時、可靠的科學依據(jù)。遙感技術(shù)在研究和創(chuàng)建不同災害分析模型過程中，可對相應的災害數(shù)據(jù)庫進行實時、有效的更新，從而確保信息的及時性和準確性。

隨著自然災害遙感實時監(jiān)測系統(tǒng)的建立和運行，其能夠綜合利用國內(nèi)外觀測衛(wèi)星、全球定位系統(tǒng)和通信衛(wèi)星等，將航天、航空和地面觀測站等相關(guān)環(huán)節(jié)進行有效連接和融合，實現(xiàn)一體化的多功能自然災害在線監(jiān)測管理平臺。其不僅能實現(xiàn)對自然災害科學監(jiān)測，而且還能實現(xiàn)多層次、全方位、立體交叉作業(yè)技術(shù)系統(tǒng)的應用。

4 結(jié)論

綜上所述，進一步提升自然災害研究中遙感與地理信息系統(tǒng)的應用水平有必要性，其在自然災害預防、控制和人民生命安全保障等方面也確實發(fā)揮了越來越重要的作用。因此，我們可以充分的借鑒國內(nèi)外自然災害研究中遙感與地理信息系統(tǒng)應用的成熟經(jīng)驗和長處，同時吸取相關(guān)的經(jīng)驗教訓，共同促進其應用水平和范圍，從而為推動遙感和地理信息系統(tǒng)健康、可持續(xù)發(fā)展貢獻自己的力量。

參考文獻

[1]王琳，張怡.基于遙感與地理信息系統(tǒng)一體化的應用研究[J].黑龍江科技信息，2015（12）： 17.

[2]郭宵仙.地理信息系統(tǒng)的開發(fā)工具及其在地質(zhì)災害研究中的應用進展[J].西部資源， 2010（6）：28-29.

[3]袁媛.遙感與地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)干旱研究中的應用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2010（14）：7706-7708.

[4]劉冠南.地理信息系統(tǒng)在災害預測中的應用[J].黑龍江科技信息，2012（13）：47.

[5]劉瑞霞.地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)在小流域水土保持綜合治理中的應用研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學，2011.