基于多源遥感与GIS融合的洪涝风险评估方法及系统与流程
本发明涉及洪涝风险评估，尤其涉及基于多源遥感与gis融合的洪涝风险评估方法及系统。
背景技术：
1、洪涝灾害是影响广泛且破坏严重的自然灾害之一。在目前的洪涝风险评估实践中，通常以多源遥感影像和地理信息系统数据为基础数据，从中提取降雨、地形坡度、土地利用、土壤类型、河网密度等致灾因子，借助层次分析法、专家打分法或历史灾情统计模型为各因子赋予权重，再通过gis空间叠加生成洪涝风险等级分布图。这种静态评估流程能够快速识别出风险相对较高的区域，为防洪规划提供一定参考，因此被广泛采用。
2、常规做法存在明显缺陷。各类遥感与地理信息数据仅仅被作为独立的空间图层进行简单叠加，图层之间没有建立降雨产流、坡面汇流、河道演进等物理过程的关联，数据尺度不一致时也往往直接重采样处理，导致评估结果无法真实反映洪水在时空维度上的形成与运动特征。各因子的权重通常由经验或主观判断确定，面对不同降雨强度、前期土壤湿度以及下垫面条件变化时，同一权重体系无法动态调整，使风险评估在极端暴雨情景下容易出现偏差。
3、静态的风险分布图缺乏对地形连通性和水流路径的分析，看不出洪水可能沿哪条沟谷或坡面流向低洼地带，也无法识别风险源与承灾体之间的传播关系。灾害管理决策因此难以判断优先防治的重点区域和撤离路线。现有洪涝风险评估技术在上述方面存在不足，有必要发展更加科学的评估手段。
技术实现思路
1、本发明实施例提供基于多源遥感与gis融合的洪涝风险评估方法及系统，能够解决现有技术中的问题。
2、本发明实施例的第一方面，提供基于多源遥感与gis融合的洪涝风险评估方法，包括：
3、获取目标区域的多源遥感数据和地理信息系统数据；
4、从所述多源遥感数据中反演得到地表状态参数，从所述地理信息系统数据中提取地形水文结构参数，并统一至相同的时空分辨率，通过建立反映地表径流生成与汇流传输物理过程的耦合关系，在时空维度上进行关联融合，生成融合特征场；
5、基于所述融合特征场中不同要素对洪涝致灾过程的贡献差异，通过分析降雨产流、坡面汇流、河道演进的物理传递链，动态确定所述融合特征场中各要素在风险形成中的作用权重；
6、将所述融合特征场中的各要素与对应的作用权重进行组合计算得到目标区域的风险分布，并基于所述融合特征场中的地形水文结构参数追踪地形连通性和水流路径，识别所述风险分布在空间上的传递方向与影响范围，生成包含风险等级与传播机制的评估结果。
7、从所述多源遥感数据中反演得到地表状态参数，从所述地理信息系统数据中提取地形水文结构参数，并统一至相同的时空分辨率包括：
8、通过反演算法从所述多源遥感数据中计算地表渗透系数与土壤含水率，生成所述地表状态参数；
9、从所述地理信息系统数据中获取高程数据，基于所述高程数据计算坡度与汇流方向，基于所述汇流方向追踪生成河网拓扑结构，生成包含所述坡度与所述河网拓扑结构的地形水文结构参数；
10、获取所述地表状态参数的时间序列与空间分辨率信息，获取所述地形水文结构参数的时间节点与空间分辨率信息；
11、根据所述地表状态参数的空间分辨率信息与所述地形水文结构参数的空间分辨率信息确定目标空间网格尺度，根据所述地表状态参数的时间序列与所述地形水文结构参数的时间节点确定目标时间基准；
12、将所述地表状态参数重采样至所述目标空间网格尺度并插值至所述目标时间基准，将所述地形水文结构参数重采样至所述目标空间网格尺度并对齐至所述目标时间基准。
13、通过建立反映地表径流生成与汇流传输物理过程的耦合关系，在时空维度上进行关联融合，生成融合特征场包括：
14、对统一至相同时空分辨率后的地表渗透系数与土壤含水率进行处理，将地表渗透系数作为入渗能力控制参数控制降雨入渗速率，将土壤含水率作为初始状态条件确定可入渗容量，基于降雨强度与所述入渗速率的差值计算各时间节点各空间网格单元的产流量；
15、将坡度作为水流驱动力参数确定水流传输速度，将河网拓扑结构作为水流路径约束条件确定水流传输方向；
16、将所述产流量作为汇流输入源，建立所述产流量通过所述水流传输方向和所述水流传输速度向下游传递的耦合关系，反映地表径流生成与汇流传输物理过程；
17、基于所述耦合关系，在时间维度上逐时间节点计算产流量并传递，在空间维度上沿所述水流传输方向逐网格累积，得到各时间节点各空间网格单元的汇流累积量与传输时间，生成包含产流量、汇流累积量与传输时间的融合特征场。
18、基于所述融合特征场中不同要素对洪涝致灾过程的贡献差异，通过分析降雨产流、坡面汇流、河道演进的物理传递链，动态确定所述融合特征场中各要素在风险形成中的作用权重包括：
19、从所述融合特征场中提取产流量、汇流累积量、传输时间与河网拓扑结构；
20、针对所述产流量与所述汇流累积量，计算当前网格单元的产流量与接收的汇流累积量之间的累积比值，生成源汇转化系数，基于所述源汇转化系数确定所述产流量与所述汇流累积量在降雨产流至坡面汇流阶段中的作用权重；
21、针对所述传输时间与所述河网拓扑结构，根据所述传输时间确定水流滞留时长，根据所述河网拓扑结构确定汇流连通节点数量，将所述水流滞留时长与所述汇流连通节点数量耦合计算生成汇演耦合系数，基于所述汇演耦合系数确定所述传输时间与所述河网拓扑结构在坡面汇流至河道演进阶段中的作用权重；
22、针对目标区域内的各空间网格单元，根据所述河网拓扑结构判断所述空间网格单元在降雨产流、坡面汇流、河道演进的物理传递链中所处的阶段，根据所处阶段动态确定所述融合特征场中各要素在所述空间网格单元风险形成中的作用权重。
23、根据所述河网拓扑结构判断所述空间网格单元在降雨产流、坡面汇流、河道演进的物理传递链中所处的阶段包括：
24、基于所述河网拓扑结构中的节点连接关系，追溯各空间网格单元的上游水流路径，统计所述上游水流路径中汇入当前空间网格单元的节点数量作为上游汇流节点数量；
25、当所述上游汇流节点数量超过预设数量阈值时判定所述空间网格单元位于河道演进阶段；
26、当所述上游汇流节点数量未超过预设数量阈值且所述空间网格单元的汇流累积量超过产流量时判定所述空间网格单元位于坡面汇流阶段；
27、当所述上游汇流节点数量未超过预设数量阈值且所述空间网格单元的汇流累积量未超过产流量时判定所述空间网格单元位于降雨产流阶段。
28、将所述融合特征场中的各要素与对应的作用权重进行组合计算得到目标区域的风险分布，并基于所述融合特征场中的地形水文结构参数追踪地形连通性和水流路径包括：
29、从所述融合特征场中提取产流量、汇流累积量、传输时间与河网拓扑结构，将所述产流量、汇流累积量与传输时间分别与对应的作用权重进行组合计算，生成各空间网格单元的初始风险指数；
30、获取坡度数据并基于所述坡度数据确定各空间网格单元的水流流向，基于所述河网拓扑结构识别各空间网格单元的下游连通节点，将所述水流流向与所述下游连通节点组合建立地形连通性，沿所述地形连通性从上游向下游逐网格追踪形成水流路径；
31、针对所述水流路径上的各空间网格单元，根据上游空间网格单元至当前空间网格单元的传输时间计算风险衰减系数，将上游空间网格单元的初始风险指数与所述风险衰减系数相乘得到衰减后风险值；
32、沿所述水流路径将所述衰减后风险值累加至当前空间网格单元生成传递累积风险指数，将当前空间网格单元的初始风险指数与所述传递累积风险指数叠加得到当前空间网格单元的风险指数，构建目标区域的风险分布。
33、识别所述风险分布在空间上的传递方向与影响范围，生成包含风险等级与传播机制的评估结果包括：
34、基于所述水流路径提取各空间网格单元的下游连通节点序列，将所述下游连通节点序列中各节点的连接关系转化为风险传递方向，沿所述风险传递方向逐节点追踪形成传播链，统计所述传播链覆盖的空间网格单元数量与空间范围，生成影响范围；
35、对所述风险分布中各空间网格单元的风险指数设置分级阈值，根据风险指数与分级阈值的大小关系确定风险等级；
36、提取所述影响范围内不同风险等级的空间网格单元分布位置，沿所述传播链累加各节点间的传输时间得到传播时长；
37、将所述传播时长与所述传播链的空间距离相除得到传播速率，结合所述分布位置与所述传播速率生成传播机制；
38、将所述风险传递方向、影响范围、风险等级与传播机制组合生成评估结果。
39、本发明实施例的第二方面，提供一种基于多源遥感与gis融合的洪涝风险评估系统，包括：
40、数据获取单元，用于获取目标区域的多源遥感数据和地理信息系统数据；
41、融合生成单元，用于从所述多源遥感数据中反演得到地表状态参数，从所述地理信息系统数据中提取地形水文结构参数，并统一至相同的时空分辨率，通过建立反映地表径流生成与汇流传输物理过程的耦合关系，在时空维度上进行关联融合，生成融合特征场；
42、权重分析单元，用于基于所述融合特征场中不同要素对洪涝致灾过程的贡献差异，通过分析降雨产流、坡面汇流、河道演进的物理传递链，动态确定所述融合特征场中各要素在风险形成中的作用权重；
43、风险评估单元，用于将所述融合特征场中的各要素与对应的作用权重进行组合计算得到目标区域的风险分布，并基于所述融合特征场中的地形水文结构参数追踪地形连通性和水流路径，识别所述风险分布在空间上的传递方向与影响范围，生成包含风险等级与传播机制的评估结果。
44、本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
45、处理器；
46、用于存储处理器可执行指令的存储器；
47、其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行前述所述的方法。
48、本发明实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现前述所述的方法。
49、本发明利用多源遥感与地理信息系统数据的互补优势，将地表状态参数与地形水文结构参数统一至相同时空分辨率，构建反映径流生成与汇流传输物理过程的融合特征场，有效解决了单一数据源信息不完整、空间尺度不一致的问题。融合特征场完整刻画了洪涝灾害孕育、发生和演化的多要素耦合关系，为风险评估提供了物理机理明确、空间连续的基础数据支撑。基于降雨产流、坡面汇流、河道演进物理传递链动态确定各要素作用权重，使权重分配随不同致灾过程自适应调整，避免了固定权重导致的评估偏差。将融合特征场与作用权重组合计算，能够准确刻画不同区域、不同暴雨情境下的洪涝风险等级分布，显著提升风险评估的针对性和可靠性。利用地形水文结构参数追踪地形连通性与水流路径，识别风险分布的空间传递方向与影响范围，使评估结果不仅包含静态风险等级，还揭示了洪水漫流、汇流和演进的内在传播机制。这种对风险动态传播过程的精细化刻画，有助于准确预判洪水可能影响的区域范围和先后顺序，为防洪决策、应急避险和土地规划提供科学依据，全面提升区域洪涝灾害预警和应对能力。