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洪涝灾害(以下简称水灾)是一种复杂的社会自然现象，它是我国各种自然灾害中发生频率较高，造成经济损失最严重的一种灾害。鄱阳湖区是水灾多发地区。鄱阳湖区的农业水灾恶化了区域生态环境，造成了农业经济的巨大损失，农业水灾已成为该区农业发展和农民增收的巨大障碍。本文研究在现有水灾监测的基础上，根据鄱阳湖水灾发生特点，利用MODIS遥感数据，进行鄱阳湖区水灾遥感监测分析，重点是综合分析和研究提出适合于鄱阳湖区的水灾遥感监测与制图的主要技术方法。
利用遥感数据提取水体是水资源管理和水灾遥感监测的重要基础。水灾之后，政府急需了解洪水发生发展状况以及水灾所造成的损失，以便立即采取有效措施，进行抢险援救工作。目前利用可见光和近红外遥感数据提取水体的主要方法有阈值法、差值法、比值法、密度分割法、色度判别法、比率测算法、谱间关系法以及基于知识和形状的水体判别法等。但由于遥感数据时相和空间分辨率的限制，单独运用上述方法并不能将地表分布的水体全部有效地提取出来。因此，如何研究提出一种适合于鄱阳湖区的水灾遥感快速监测与制图方法，是鄱阳湖抗洪减灾的迫切需要。
鄱阳湖区是我国重要的农业主要区，近年来区域经济增长快速，水灾已经成为这一地区经济社会发展的重大障碍。利用遥感技术进行水灾监测，是确保区域经济可持续发展的重要手段。鄱阳湖地处江西北部和长江中下游南岸，属于亚热带季风型气候区，是中国极易遭受洪水影响的地区之一。鄱阳湖是一个吞吐型和季节性强的中国最大淡水湖，最大湖面面积达3960平方公里，有“高水是湖，低水似河”和“洪水一片，枯水一线”的独特景观。鄱阳湖承纳赣江、抚河、信江、修河、饶河五大河流来水，经调蓄后，经由湖口注入我国第一大河长江。鄱阳湖能够调节和储存大量洪水，其在控制和降低长江中下游地区水灾方面有着重要作用。本文将北纬28°11至29°51，东经115°31至117°06之间的区域确定为鄱阳湖区。对鄱阳湖区进行水灾遥感监测与评估是江西省农情监测的主要任务之一。2003年，鄱阳湖区发生洪水，并造成了一定的经济损失。
本文选择中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感数据作为水灾监测和制图的基本数据。中分辨率成像光谱仪(MODIS)是Terra(EOS AM)和Aqua(EOS PM)卫星上搭载的5个对地观测传感器之一。MODIS数据具有每日全球覆盖、中分辨率、连续性好以及各种产品易获取等优点，故其比较适合水灾遥感监测。MODIS有NOAhAVHRR无可比拟的优势。现有的水灾遥感监测基本上是建立在传统的NOAA-AVHRR数据上，基于MODIS数据的水灾遥感监测方法研究还较少。就鄱阳湖区而言，还没有看到利用MODIS数据来进行水灾遥感监测与制图的研究。本文将在综合分析现有NOAA—AVHRR和TM水灾遥感监测方法的基础上，进一步研究提出一个适合于鄱阳湖区的水灾遥感快速监测与制图的方法，为开展鄱阳湖区水灾遥感监测和抗洪减灾提供参考。
水灾遥感监测的物理基础是水体与陆地之间的波谱特征差异。因此，本文首先分析水体的波谱特性在MODIS遥感数据上的响应，然后根据这种响应建立适合于本研究区的水灾遥感监测方法。在MODIS的36个波段中，对水体比较敏感的有1-7、16～19、26～28、31～32等16个波段。但第1、第2、第3、第4、第6、第31和第32等7个波段相对比较好。因此，本文将重点是利用这7个波段建立鄱阳湖区的水灾遥感监测方法。MODIS遥感资料的准备和处理是实际应用中的核心工作和一个十分重要的环节，其数据处理效果会影响后续的使用。从2003年4月15日到9月13日，18幅无云或少云的MODIS图像被用于水体提取和水灾监测。本文依据MODIS的数据格式，详细论述了MODIS数据处理，包括辐射校正、“双眼皮”去除、几何校正、反射率和辐射亮度的计算以及地表温度反演等。数据处理采用了遥感处理软件ENVI。
本文结合MODIS影像的波段范围和国内外利用MODIS的研究经验，根据水体、云、阴影、植被、城镇等地物光谱特征差异建立了鄱阳湖区水体遥感提取的理论基础，提出了利用MODIS遥感数据进行鄱阳湖区水体提取的有效方法。目前水体遥感提取方法主要有单波段、双波段、三波段和多波段。具体算法有：单波段阈值法、地表温度法、双波段NDVI法、双波段NDWI法、三波段EVI法和多波段谱间关系法等6种方法。通过分析我们看到，这些方法都不太适合于鄱阳湖区水体遥感提取。因此，在现有6种算法的基础上，本文建立并提出了适合于鄱阳湖区的水体遥感提取方法。这一方法综合现有6种算法的优点，按照最大可能概率确定水体像元。通过遥感图像分析，所提出的方法能较准确地将MODIS影像中的水体有效地提取出来。
最后，把所建立的水体提取方法应用到鄱阳湖区水灾监测，以便分析监测鄱阳湖区水体变化过程、估算该区的水域面积。水灾监测利用的是中国农科院资源区划所MODIS遥感信息地面接收站接收的中国境内2003年MODIS遥感数据。建立了江西湖口水文站的实测水位与MODIS遥感数据估算的鄱阳湖区水域面积之间的关系模型(S=-8.7428H2+358.37H+1308.6 R2=0.9945)，并利用此模型进行了洪水水位的估算。把实际观测数据作为真实值，将用上述方法测算的水位与实测水位数据进行比较后表明：江西省湖口实测水位和鄱阳湖区水域面积两者具有很好的一致性，模型的估算误差为13.6％，优于在洞庭湖的类似研究。本文建立的水位与湖区水域面积关系模型是一种估算洪水水位的有效途径，能解决洪水季和云天状况下，气象卫星难以监测下垫面水灾的难题。最后利用MODIS空间分辨率为250m的数据，制作了水体影像图、水体变化影像图和水灾影像图。2003年，鄱阳湖区发生水灾的最大面积为124.04km2，湖口最高水位为19.09m，超过警戒水位0.09m，洪水危害并不大。
上述研究对于实现最大限度地减轻水灾造成的损失，为当地政府及有关部门提供适时、准确、直观的灾情信息，使防灾减灾决策有充分的科学依据，具有十分重要的意义。