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【今日师大人】十年磨一剑!他用遥感技术为“城市看海”把脉开方

来源 : 党委宣传部     作者 : 文字:王凤栖     时间 : 2022-04-19     

最近,日博体育哈尔科夫学院副院长、信息科学与技术学院教授胡潭高正在和团队研发一种复杂地表积水扩散模拟技术。“这种技术可以综合复杂地表和管网节点溢流因素,实现积水扩散过程的模拟计算。”胡潭高兴奋地告诉记者,他和团队还计划在此基础上,推出一款针对城市积水监测预警的成熟产品。这类产品目前国内尚无。

近几年来,胡潭高的研究一直和“城市内涝”打交道。此前,他已经以第一作者身份,申请发明专利:一种城市暴雨内涝积水深度提取方法。这种方法可以更加真实地反映水流在复杂城市地表的扩散过程,提高模拟精度,并将降雨的蒸发、渗透和下水道系统排水过程简化,使模型易于运行并快速计算得到积水信息。

个人生活照1

胡潭高在美国耶鲁大学访学

给城市内涝监测预警绘一张图

胡潭高拿出临安亚运场馆周边的地形地貌图、管网系统图,为记者讲述城市内涝监测预警图的绘制。这是胡潭高团队与临安区政府正在洽谈的一项合作——监测并预警因强降水引发的临安亚运场馆周边积水内涝,精准“把脉”城市病灶,全力保障亚运会场馆及其周边路面。

“高分一号卫星在可见光波段拍摄的地形地貌照片,跟我们眼睛看东西、手机拍照的原理是一模一样的。”胡潭高指着办公桌上一张临安亚运场馆及周边八公里的彩色地形照片告诉记者,这是一张借助于遥感技术拍摄的静态地貌图。他和团队已经根据这张图,绘制出场馆及周边的土地利用情况图、降水量分布图、雨水管网和污水管网详图等,用以作为建立监测预警模型的基础。

“目前我们主攻的是场馆周边最后一公里,这是直接决定场馆及周边路面交通体验的最小范围,而影响这个范围的是外围的八至十公里地形地貌、水文以及管网系统。”胡潭高说。然而仅仅精确绘制出一张土地利用情况图,就需要花费近一个月时间。团队成员、日博体育生态信息科学2019级的研究生范津津道出绘图过程:“既要将卫星遥感拍回的影像和无人机在高空50米拍摄的图像进行图像比对和叠加,又要甄别、校准规划单位提供的原始数据资料,最后往往还需要实地考察验证,这样才能绘出耕地、林地、草地等不同类型,而它们地表渗水率大有不同。”

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胡潭高团队绘制的临安亚运场馆内涝防治保障区域土地利用情况

事实上,从2016年开始,胡潭高团队就开始尝试利用高分遥感技术,对城市暴雨内涝灾害进行风险评估和技术应用。目前,他已经在杭州主持了7个利用卫星遥感技术评估城市内涝风险的项目。

而在2019年,胡潭高打造了一支在遥感技术支持下的城市积水智能监测与预警团队,研发了国内城市复杂地表暴雨内涝耦合模型(URFCS),并在此基础上开发出一款名为“智慧雨路”的产品。“‘智慧雨路’能够做到积水深度检测精度达到厘米级,并且提前24小时准确预测积水分布信息。”胡潭高介绍,目前这款产品已经突破汇水区分级自动划分和精细化产汇流建模两大核心技术,均已申请国家专利。它可以将地表高程数据和水流方向结合,实现汇水区划分动态模拟图,同时又将降雨模型、产流模型、汇流模型和管网模型等一体化。“监测和预警显示在同一张动态图上,实时监测、精准预判,让老百姓直观感知,让城市实现智能化管理。”胡潭高说。

参加学生主题班会

胡潭高给地理信息科学212班开主题班会

勤奋努力是做好科研的敲门砖

“胡老师是我的科研领路人。”生态信息科学2020届研究生李瑶告诉记者。她对一次实地探查和测量排水管网记忆深刻。这是胡潭高给李瑶布置的第一份科研基础工作:雨中持续3小时观察并定时记录井盖旁的水流方向和积水深度。眼看井盖“咕咕咕”冒出水来,鞋子也完全浸于积水中,“仿佛困在水里,又湿又冷让我很想丢下记录表逃走。但那一刻,我又有点不甘心,很想找出内涝这种‘城市病’的症结,让城市不再出现‘看海’现象。” 李瑶说。

雄心勃勃的李瑶期待跟着胡潭高建立出城市暴雨内涝综合模型及动态模拟,可当她真正着手时,才发现即便是面对最基础的工作,如清晰定位和精确校准的城市管网图,并区分城市污水管网和雨水管网,也毫无头绪、不知所措,更不用说要做出一个集地形模型、降雨模型、径流模型、排水模型、数学计算模型和 GIS 空间分析模型为一体的综合模型了。一头雾水的李瑶开始着急了。“不急于求成,要沉下心来,从内涝形成的机理上做分析。”胡潭高耐心地告诉她,“要综合分析区域土地利用、汇水区、不透水率、河道以及排水管网信息,可以先从小区域内涝积水模型做起,比如形成30m×30m的暴雨内涝灾害风险区划图。”

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胡潭高指导学生参加省“挑战杯”比赛

李瑶发现,每周组会是胡潭高与团队成员探讨科研问题的办法。她告诉记者,“采集哪类数据以及如何处理,怎样快速掌握最前沿的方法,胡老师以每周组会的方式来让我找对找准方向,我们也会以周报的形式来反馈研究进展、研究困难和亟需解决的问题。”每周二下午,在勤园23号楼2楼会议室,胡潭高都会带领团队师生开会研讨,“团队青年教师或是分享学术前沿成果,或是交流研究方法,抑或是作一场学术报告,整个下午大家都会畅所欲言。”团队青年教师王品说。有意思的是,王品还发现,如今组会上还多了本科学生的身影。

周一至周五,每天上午8点半进实验室,晚上10点离开,已经是胡潭高团队的一种习惯。“青年科研人员只有在实验室里付出足够的时间和努力,才可能保证产出成果和科研创新。”胡潭高认为。

2019年05月 挑战杯出征合影

“挑战杯”出征合影

今年是胡潭高借助遥感技术给城市“体检”的第十年,他在朋友圈发文“十年磨一剑。”“用遥感技术为‘城市看海’‘把脉开方’,下一个十年再出发。”胡潭高坚定地说。

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