近日，我院2023级测绘学科与技术博士生杨兴海在地学国际权威期刊Remote Sensing of Environment（中科院一区）发表了题为“Assessing and attributing flood potential in Brazil using GPS 3D deformation”的研究成果。该研究首次将GPS三维负荷形变数据应用于洪水潜力监测，拓展了GPS在水文大地测量领域的应用价值。两位评审专家均对该研究给予了高度评价，称其“开发了一种新的基于GPS的洪水潜力指数（GMFPI）”“对水文大地测量领域具有重要的贡献”。论文由我院袁林果教授担任通讯作者，合作者包括我院博士生汤苗及中山大学姜中山副教授。

图1 GMFPI与径流观测值的时间序列

传统的洪水监测方法受限于地面观测站的稀疏分布，光学和微波卫星遥感技术虽适用于小范围的特定洪水事件，但难以提前评估洪水发生的可能性。先前的研究表明，陆地水储量在洪水动力机制中起着关键作用。基于GRACE重力卫星的全球陆地水储量产品已成为监测洪水潜力的重要数据源，但其月尺度的采样周期和较低的空间分辨率（~350 km），限制了对亚流域尺度和亚月尺度的洪水潜力评估。GPS作为水文大地测量领域的新兴监测技术，能够记录陆地水质量变化引起的每日地表三维变形，为监测小尺度、短时间的极端水文事件提供了契机。我院博士生杨兴海首次将GPS三维负荷形变数据应用于洪水潜力监测，并开发了一种新的基于GPS的洪水潜力指数GMFPI。该方法有效弥补了现有方法的不足，进一步拓展了GPS数据在水文大地测量研究领域的应用。

图2 GMFPI、径流观测值和遥感洪水地图的空间分布

在该项研究中，作者以巴西的多个子流域为例，采用径流观测站的实测数据验证了GMFPI的可靠性。结果表明，GMFPI在流域尺度洪水监测中的精确度（ACC）超过0.8，并能够捕捉到亚流域尺度洪水潜力的空间分布特征。随后，作者分析了降水和各个水文变量在洪水动力机制中的作用，发现沿海地区的降水可快速增加洪水潜力，而内陆地区的大部分降水会优先补充不饱和的土壤水和地下水。此外，作者还探索了GMFPI在近实时的洪水风险监测中的应用潜力，四个洪水年份的每日GMFPI与每日径流实测数据显示的洪水时期高度一致。这项研究为洪水早期预警和防洪工作提供了新的监测工具，且有望为研究全球气候变化驱动的洪水风险趋势提供新的数据支持和技术手段。

该项研究成果得到国家自然科学基金（42074021, 41904015）的资助。

论文详细信息：

Xinghai Yang, Linguo Yuan*, Miao Tang, Zhongshan Jiang. Assessing and attributing flood potential in Brazil using GPS 3D deformation. Remote Sensing of Environment, 2025, 318, 114535. https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114535.