本文分析城市内涝监测中传统监测、遥感、物联网、大数据分析及图像识别技术的适用性与局限性。传统手段直观但低效,遥感技术覆盖广但受天气制约,物联网精准却存在布设与传输难题,大数据依赖完整数据,图像识别易受环境干扰。指出需多技术协同构建高效监测体系,保障城市安全运行。
不同监测技术在城市内涝积水监测场景中的适用性与局限性?
城市内涝不仅威胁市民生命财产安全,还严重影响城市正常运行秩序,因此,选择合适的监测技术尤为关键。以下是不同监测技术在城市内涝积水监测场景中的适用性与局限性。
传统监测手段
适用性:人工观测可以在一些特定地点,如小型排水泵站、局部低洼地段等,对积水情况进行近距离的直接观察,能直观了解积水深度、水流速度等情况。气象站数据可提供大范围的降雨等气象信息,为内涝监测提供基础数据。
局限性:人工观测范围有限、效率低,难以做到全面覆盖,且存在反应滞后的问题,无法及时获取城市整体的内涝状况。气象站数据虽然能反映一定区域的气象情况,但对于城市内局部区域的降雨强度、积水情况等细节信息无法准确体现,数据不全面。
遥感技术
适用性:可通过卫星或无人机获取城市区域的大范围影像,实现对城市内涝的实时、连续监测,能及时发现大面积的积水区域。在极端天气事件下,可迅速获取内涝信息,帮助相关部门快速响应。高分辨率遥感数据还能识别城市的微小变化,结合 GIS 技术可准确分析内涝发生的可能性,对城市内涝风险评估、内涝发生可能性预测等有重要作用。
局限性:受分辨率限制,对于一些较小的积水区域或细节信息可能无法准确识别。天气条件对遥感数据获取影响较大,如云层遮挡会影响卫星遥感图像的质量,无人机在暴雨、大风等恶劣天气下也难以正常作业。此外,遥感技术的设备和数据处理成本较高。
物联网技术
适用性:通过在城市的易涝点,如低洼道路、地下通道、排水井口等关键位置安装传感器,可实时精确地测量积水的深度、流量等数据。多种类型的传感器适用于不同场景,如超声波水位传感器适合监测较宽阔区域的积水,压力式液位传感器即使在浑浊积水中也能稳定工作,雷达水位计可安装在排水管网井盖下方监测地下水位。借助无线通信技术,可将传感器采集的数据实时传输至云端或监控中心,实现远程监控和预警。
局限性:传感器的布设需要合理规划,否则可能存在监测盲区。部分传感器可能会受到环境因素的影响,如超声波液位传感器在设备下端出现障碍物或者漂浮物时会产生干扰,压力式水位计的探头长期浸入积水易被泥沙及杂物堵塞。数据传输也可能会受到信号覆盖范围和稳定性的影响,在一些偏远地区或信号屏蔽较强的区域,数据传输可能会出现中断或延迟。
大数据分析技术
适用性:结合气象数据、地理信息系统(GIS)和历史内涝数据等多源数据,通过建立模型进行分析,可以提前预警内涝风险,提高内涝监测的准确性和及时性。能对海量数据进行挖掘和分析,发现数据之间的潜在关联,为城市内涝的防治提供科学决策依据,例如分析出哪些区域在特定降雨条件下容易发生内涝,以及内涝的发展趋势等。还可将分析结果进行可视化呈现,方便城市管理者直观了解内涝情况。
局限性:依赖于大量准确的数据,如果数据存在缺失、错误或不完整,会影响分析结果的准确性。模型的建立和优化需要专业的技术和经验,且模型的准确性也需要不断验证和改进。对于一些突发的、极端的内涝情况,可能由于历史数据中缺乏类似案例,导致模型的预测效果不佳。
图像识别技术
适用性:通过在关键区域安装高清摄像头,结合 AI 图像识别算法,可自动识别积水区域、判断积水深度,并监测交通流量和车辆通行情况,能与传感器数据交叉验证,提高监测的准确性和可靠性。可实时捕捉现场图像信息,让工作人员直观了解积水现场的实际情况,对于一些需要及时掌握现场状况的场景非常适用,如城市重要交通路口、下穿隧道等易积水区域。
局限性:图像识别效果受光线、天气等环境因素影响较大,在夜晚、暴雨、大雾等情况下,图像质量会下降,可能导致识别精度降低。摄像头的安装位置和角度需要精心设计,否则可能存在拍摄盲区,影响监测效果。此外,对于一些复杂的场景,如积水区域有大量杂物、车辆等,可能会干扰图像识别算法的准确性。
综上所述,每种城市内涝积水监测技术都各有优劣,在实际应用中,往往需要多种技术相互配合、取长补短,才能构建起高效、全面的城市内涝监测体系,为城市安全运行保驾护航。