(北京师范大学水科学研究院生态与遥感水文团队供稿)
2021年7月18日18时至21日0时，郑州出现罕见持续强降水天气过程，全市普降大暴雨、特大暴雨，3天累积降雨量达617.1毫米，逼近平均全年降雨量640.8mm，一年的降雨3天内降下，导致地铁停运、交通瘫痪、大面积停电、25人死亡、10万居民紧急疏散。洪涝灾害发生后，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平立即对防汛救灾工作作出重要指示，要求各级领导干部要始终把保障人民群众生命财产安全放在第一位。
灾情牵动着全国人民的心，各地武警消防官兵、志愿者、民间团体驰援郑州，捐款捐物，期待郑州同胞一切安好。为此，北京师范大学水科学研究院迅速购买收集郑州中心城区高分三号、六号卫星影像，开展了郑州市中心城区渍水形势的评估分析，希望能为郑州市灾后恢复提供科学参考。
高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达（SAR）卫星，于2016年8月发射，能够获取可靠、稳定的高分辨率SAR图像，高时效实现不同应用模式下1米至500米分辨率、10公里至650公里幅宽的微波遥感数据获取，是我国应急防灾减灾和陆地资源监测的重要技术支撑，改善了我国民用天基高分辨率SAR数据全部依赖进口的现状。高分三卫星包括12种成像模式：聚束、超精细条带、精细条带1、精细条带2、标准条带、窄幅扫描、宽幅扫描、全极化条带1、全极化条带2、波成像模式、全球观测成像模式、扩展入射角模式，每种模式都有各自的成像指标。本次采用的高分三影像空间分辨率为1米。
高分六号卫星是低轨光学遥感卫星，具有高分辨率、宽覆盖、高质量和高效成像等特点，2018年6月2日发射成功，卫星配置2米全色/8米多光谱高分辨率相机、16米多光谱中分辨率宽幅相机，2米全色/8米多光谱相机观测幅宽90公里，16米多光谱相机观测幅宽800公里，实现了8谱段CMOS探测器的国产化研制。它和之前的高分一、二以及高分1号的BCD星不同，影像不是靠多个相机拼接，而是一体化设计，基本消除了影像内部畸变、波段偏移。本次采用的是2米分辨率全色波段影像。
团队基于高分三号多极化合成孔径（SAR）成像卫星，提取了2021年7月20日的遥感影像，根据水体表面反射率低的特征，先采用机器分类法初步确定郑州市中心城区的渍水面积，自动计算提取中心城区5个行政区的渍水范围；再采用人工校验复核的方式修正结果，共复核了580多万个图斑；最后利用地理信息系统工具提取渍水图斑为矢量图，与渍水前的高分六号光学遥感卫星影像进行融合，如图1所示。图2为渍水前郑州市中心城区。
图1 郑州市中心城区渍水之后
（绿色为渍水区域，黄色为未渍水区域，红色椭圆表示严重渍水区；本图由高分三号SAR影像渍水范围与高分六号影像融合生成，机器自动分类+人工复核提取渍水面积，高分三成像时间：2021年7月20日22点32分10秒）
图2 郑州市中心城区渍水之前
（高分六号全景影像，成像时间：2020年8月28日03点49分48秒）
对比图1、图2，结合网友反馈的现场数据可知：720暴雨当天，郑州市中心城区龙子湖区域溢水严重，渍水面积达到了3.6 km2，占该区总面积的65.44%，水深100cm左右。淮河路、花园路、文化路、丰庆路、商都路等路段全段严重积水，渍水面积达到11.91 km2，占该区总面积的74.77%，水深约100 cm。北四环路段以及索须河沿岸渍水面积达到了22.67 km2，占该区总面积的58.47%（严重渍水区Ⅰ）。北四环与G107国道交汇处—花园口互通式立交桥以及索须河附近渍水面积达到了23.68 km2，占比为67.18%（严重渍水区Ⅱ）。京广北路隧道、陇海铁路桥下穿隧道西三环段、秦岭路段、桐柏路段、嵩山路段渍水严重，均已断行，网友反馈京广北路隧道水深约13米，但地下隧道是卫星探测盲区，图1无法反映地下渍水情况。龙湖公园由于地势较低，积水较为严重，渍水面积达到了24.76 km2，占该区总面积的66.44%（严重渍水区Ⅲ）。同样，万科湖心岛附近积水严重，渍水面积达到了4.77 km2，占该区总面积的62.69%（严重渍水区Ⅳ）。西四环与陇海路交汇处，郑州植物园区域渍水面积达到了5.35 km2，占该区总面积的72.51%（严重渍水区Ⅴ）。S85省道路段、G3001国道路段、凤凰岛区域、郑州客运站区域渍水面积达到了36.24 km2，占该区总面积的68.83%（严重渍水区Ⅵ）。南四环与机场高速交汇路段渍水面积达到了14.84km2，占该区总面积的66.32%（严重渍水区Ⅶ）。东四环路段、经北四路路段与东三环路段交汇处渍水面积达到了36.24 km2，占该区总面积的68.83%（严重渍水区Ⅷ），此处靠近郑州东站与南曹站，对铁路交通运输产生了严重影响。
整体来看，720暴雨当天，郑州市中心城区总渍水面积达到了644.47 km2，占总面积的60.8%。其中惠济区渍水最为严重，渍水面积达到了140.02 km2，占该区域总面积的64.92%，其次是二七区渍水较为严重，渍水面积达到了87.06 km2，占该区域总面积的60.23%。另外，管城区渍水面积达到了112.45km2，渍水面积占比59.32%；金水区渍水面积达到了134.21 km2，渍水面积占比57.34%。中原区渍水程度相对较轻，渍水面积为103.76 km2，占该区域总面积的54.46%。
幸运的是，中央、地方、民众齐心协力排水救灾，军民同心，各地志愿者不断逆行支援郑州，虽然暴雨不断肆虐着这座城市，但城市社会秩序却有条不紊。郑州，就像当年的武汉一样，英雄的城市，英雄的人民。
不足与展望：渍水面积卫星解译校核复杂，难免引入误差，解译时间紧张，可能与实际情况有所出入，现有成果仅供参考，未来需进一步实地考察，多方收集数据，修正结果，提高成果的精准度。
特别感谢：北京师范大学水科学研究院程红光院长、杨胜天教授、娄和震讲师、韩飞飞硕士、李毛毛博士、明安远硕士等老师同学的鼎力支持！感谢业务部门提供高分辨率卫星影像，感谢广大网友提供的宝贵信息，感谢同行朋友的支持和鼓励！卫星介绍来自百度，一并表示感谢。