论文标题：Geomatic Techniques for the Mitigation of Hydrogeological Risk: The Modeling of Three Watercourses in Southern Italy

原文链接：https://www.mdpi.com/2624-795X/6/3/34

期刊名：GeoHazards

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/geohazards

研究背景

近年来，气候变化导致极端降雨事件频发，河流洪水风险显著增加。具有短汇流时间的河流更易发生快速而严重的洪水，因此对其河床进行精确建模至关重要，这有助于通过水力计算预测流量并识别潜在洪水点。意大利尤其是卡拉布里亚地区，因其复杂的地形地貌和小型水文盆地，对水文地质灾害具有高度敏感性。当地强烈且集中的气象事件与这些地理特征相结合，易引发泥石流和山洪等剧烈灾害。此外，人口密度、城市化、山区遗弃、非法建设、森林砍伐等人类活动进一步加剧了土地的不稳定性。本文旨在通过集成多种测绘技术，构建高精度的多分辨率河床模型，以提升水文风险模拟的准确性与实用性。

图1.意大利南部—研究的水道流域用黄色圆圈标出。

研究内容

研究选取了卡拉布里亚地区的三条典型水道——Crati河、Corace河和Valanidi间歇河作为研究对象。这些河流具有显著的洪泛特征，历史上曾发生多次灾害性洪水。研究团队采用了航空激光扫描（ALS）、地面激光扫描（TLS）、全球导航卫星系统（GNSS）、全站仪（TS）和航空摄影测量等多种测绘技术进行数据采集。通过整合这些异构数据，构建了水平精度±16厘米、垂直精度±15厘米的多分辨率三角不规则网络（TIN）模型。数据处理流程包括点云去噪、稀疏化、孔洞填充以及基于公共控制点（GCP）和共同特征（如桥面、挡土墙）的数据配准。特别注重高程基准的统一，采用了意大利地区的精确准大地水准面模型ITALGEO05，以确保水力计算中高程数据的可靠性。 模型集成过程中，针对ALS和TLS获取的点云密度差异，在平坦区域采用简化算法降低计算负载，而在桥梁、堤岸等关键构筑物周围则加密网格以保留细节。最终生成的2.5维模型用于水力模拟，可预测不同重现期（如200年一遇、500年一遇）洪水事件下的水流速度、水深、淹没范围及沉积物分布。结果显示，多分辨率模型不仅能有效识别河床中的奇异点（如侵蚀迹象、结构不连续处），还能精确模拟洪水溢出堤岸、流经人工设施（如道路路堑、桥墩）的复杂过程。

图2.（a）瓦拉尼迪河的2.5D模型，叠加了流速（米/秒），采用颜色标度；（b）中间部分的放大图。

研究成果还包括将水力模拟结果（如水面高程Eta、沉积厚度）叠加到区域技术地图（比例尺1:5000）和高分辨率正射影像（地面采样距离GSD 1米）上进行可视化表达。通过一种创新的插值方法，将5米×5米计算网格的沉积值分配到更精细的1米×1米像素上，从而在不改变原始计算分辨率的前提下，获得更平滑、更详细的视觉表现。这种增强的可视化有助于清晰识别淹没区内的人造元素（如建筑物墙壁、挡土结构），为风险评估和干预措施优先级的确定提供了有力支持。

研究总结

本研究成功开发并应用了一套集成多种测绘技术（ALS、TLS、GNSS等）的工作流程，用于生成高精度的2.5维多传感器、多分辨率河床模型。该模型在保持约±15厘米精度水平的同时，兼顾了现代计算机的内存与处理能力，实现了大规模河流水文风险的精确模拟。与传统的基于河道横断面测量的方法相比，此技术能进行全二维动态洪水建模，在计算精度和空间表现力上均表现出明显优势。所建立的模型及精细化的结果表达工具，为改进水文地质规划、设计适当的防御工程以及制定应急疏散计划提供了宝贵的技术支撑，对 mitigating 水文风险具有重要意义。未来的研究将致力于解决植被茂密河床的测绘挑战，并探索集成测深数据的可能性。

原文来自：Artese, S.; Artese, G. Geomatic Techniques for the Mitigation of Hydrogeological Risk: The Modeling of Three Watercourses in Southern Italy. GeoHazards 2025, 6, 34. https://doi.org/10.3390/geohazards6030034

GeoHazards期刊介绍

主编：Prof. Dr. Zhong Lu, Roy M. Huffington Department of Earth Sciences, Southern Methodist University, Dallas, TX 75275, USA

Prof. Dr. Tiago Miguel Ferreira, Instituto Superior Técnico (IST), University of Lisbon, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisbon, Portugal

期刊发表范围涵地球物理/地质灾害、气候及气候变化相关灾害、气象灾害、水文灾害、块体运动灾害以及人为和技术灾害等研究领域。自2020年创刊以来，被ESCI、Scopus、GeoRef等多个权威数据库收录。