原标题：城市透水性遥感监测及在水文评价中的应用

本文作者：邵振峰，付虎艳，李德仁等，版权归原作者及刊载媒体所有。

主题词：不透水面；城市水文环境；多尺度模型；遥感监测

武汉大学邵振峰等近期论文《Remote SensingMonitoring of Multi-scale Watersheds Impermeability for Urban HydrologicalEvaluation》，揭示了城市不透水地表覆盖度变化对地表产流大小和汇流峰值到达时间的影响关系，可用于评价城市水文环境或为预防内涝提供规划参考。

研究背景和意义

城市不透水地表覆盖度是城市化进程中水文环境影响研究的重要参数。不透水面的数量和空间分布对城市水文过程、水资源时空分布和水环境质量有重要影响。城市不透水率的不断增加会导致内涝的发生频率和程度增加。在不透水面对城市水文环境的影响方面，目前研究和应用中存在两个问题：（1）当前的海绵城市试点都是在选定几十平方公里的某个行政管理区域内进行，而不是选择一个水系或多个水系，客观上需要按水系统来开展水文模拟、规划和建设；（2）城市内各个相邻水系统是相互影响的，传统的研究很少将城市内部各个水循环系统作为一个整体来动态监测。针对这两个问题，本文的主要创新性研究工作包括：（1）定义了城市多尺度汇水区，并以多尺度汇水区为统计单元计算透水率，使之能够更为有效地进行城市水文模拟和规划决策。（2）在城市DEM数据基础上，考虑城市多个水系的互联，通过计算多尺度水系统的透水率，监测城市降雨和径流变化对整个城市水文环境的动态影响。

主要结论

在本研究中，作者提取时间序列不透水面，并使用定量模型来分析多尺度水系统的地表产流。武汉市的实践数据表明，每个流域的总不透水面占比与径流量成正比；从同一降雨事件下不同城市化程度的连续径流过程来看，不透水率越高，总产流量越大，出现洪峰汇流的时间越早。在不同的透水率条件，城市产流大小有显著的变化。研究表明，城市不透水率可作为评价和监测城市水文环境的有效指标，透水面分布的增加将可显著降低城市内涝的风险。

研究方法

本文将多尺度集水区定义为城市水文环境评价单元。水系是一个多尺度集水区组成的有机系统。城市水系具有多尺度属性，最终构成整个城市水循环系统。在此评价单元的基础上，确定了集水区和整个城市水循环系统的透水率统计单元。由于城市化进程使得不透水面的不断增加，导致近年来城市内涝事件的频率增加。因此，我们采用时间序列遥感监测技术，对城市不透水面开展监测，可以为地表径流定量计算提供理论和技术基础，并用于城市水文环境监测与评价。

研究结果

在本研究中，我们提出了遥感提取不透水面用于监测城市地表产流的模型。作者以1987-2017年每五年一次的城市不透水面动态分析为基础，监测武汉市近30年来不透水面的变化，分四个步骤分析不透水面与城市水文的关系：（1）不透水面遥感提取，利用landsat影像和随机森林模型提取城市时间序列不透水面；（2）分析了整个研究期间不透水地表的时空动态；（3）利用Inforworks模型计算了1987-2017年的年径流；（4）探讨不透水面与城市内涝的关系。

研究结果有助于城市规划决策者了解城市不透水面分布与城市地表产流之间的相互作用，有利于规划和建设更好的城市生态环境。

图1 武汉市从1987到2017年的不透水面变化

图2 武汉市从1987到2017年的不透水面变化及对应的产流变化

图3 2次真实降雨在武汉市1987到2017年的不透水率地表的产流变化模型计算结果

图4 不透水率影响产流峰值到达的时间

论文标题

RemoteSensing Monitoring of Multi-scale Watersheds Impermeability for UrbanHydrological Evaluation

发表期刊

Remote Sensing of Environment

论文全文链接：

https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111338

或者：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425719303578

参考文献：

Z. Shao, H. Fu, D. Li, O. Altan, T. Cheng. Remote sensingmonitoring of multi-scale watersheds impermeability for urban hydrologicalevaluation, Remote Sensing of Environment, 2019, 232, 111338

团队介绍：文章团队主要研究城市遥感，2017年基于国产多源遥感影像完成了中国2米不透水面一张图。目前团队包括2名博士后、20多名博士生和硕士生、10名留学生。团队负责人邵振峰博士，武汉大学二级教授，博士生导师，测绘遥感信息工程国家重点实验室工作，现担任SCI期刊《Photogrammetry and Remote Sensing》副主编，先后入选中组部“万人计划”科技创新领军人才、国家科技部“中青年科技创新领军人才”、“全国优秀科技工作者”和教育部“新世纪优秀人才”，曾先后在纽约州立大学布法罗分校做访问学者、美国加州大学默塞德分校和印第安纳州立大学做高级访问学者。

（点击文末“阅读原文”可查看原论文）

内容转载、商务活动、投稿等合作请联系

《慧天地》高度重视版权，对于原创、委托发布的稿件，会烦请作者、委托方亲自审核通过后オ正式推发；对于来自网站、期刊、书籍、微博、微信公众号等媒介的稿件，会在作者栏或者文章开头显著标明出处，以表达对作者和推文引用平台版权的充分尊重和感谢；对于来源于网络作者不明的优质作品，转载时如出现侵权，请后台留言，我们会及时删除。感谢大家一直以来对《慧天地》的关注和支持！

编辑：黄兰琳 审核：王欠鑫 肖紫寒返回搜狐，查看更多

责任编辑：