衛(wèi)星:讓救災效率大提升

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大規(guī)模自然災害發(fā)生時的共同特點是對災區(qū)的交通、電力、通信等基礎設施造成嚴重損害，導致的結果是使災區(qū)的對外交通、通信、電力中斷，外部難以及時了解到災區(qū)的狀況，執(zhí)行救援任務的人員和物資也很難準確定位到受災位置，增加了快速有效的救援難度。

隨著科學技術的發(fā)展，衛(wèi)星通過強大的遙感監(jiān)測、應急通信和導航定位功能，在災害救援過程中起到愈加重要的作用。

▲北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)概念圖

遙感監(jiān)測給救援加裝“天眼”

災害救援中，受限于交通、通信與天氣狀況，傳統(tǒng)手段往往難以實時獲取受災區(qū)域的狀況，而遙感監(jiān)測衛(wèi)星由于自身獨有的居高臨下優(yōu)勢，能夠快速獲取受災地區(qū)圖像，是目前人類快速實現(xiàn)全球或大區(qū)域對地觀測的唯一手段，相當于為救援行動加裝了“天眼”，能夠有效地為災中救援提供信息支撐。

中國自然災害種類多樣，對遙感衛(wèi)星的技術性指標和數(shù)量要求都不相同。納米級的高光譜衛(wèi)星可以對農(nóng)業(yè)災害、地質災害等進行精細辨識，而不同波段、極化方式的微波遙感衛(wèi)星則可以對災害進行全天候監(jiān)測。

大尺度干旱、洪澇災害需要大幅寬、中低分辨率遙感觀測能力，而對于由地震、滑坡、泥石流等災害引起的房屋、道路等損毀，就需要米級甚至亞米級的空間辨識能力進行精細化評估。

從觀測頻次角度看，災害發(fā)生受大氣、地理環(huán)境、地質條件等因素影響。雖然，干旱等緩發(fā)性災害的變化較慢，對災害重訪觀測時間要求不高，可以以天、旬等為單位進行觀測，但臺風、森林和草原火災的發(fā)展變化很快，觀測時間間隔需要達到小時甚至分鐘級。因此，需要多平臺、多載荷、多分辨率相結合，通過高低軌、中高分辨率衛(wèi)星組網(wǎng)來提高災害綜合觀測、高分辨率觀測和應急觀測能力。

目前，我國衛(wèi)星遙感已經(jīng)向地球整體觀測和多星組網(wǎng)觀測領域發(fā)展，逐步形成了立體、多維、高中低分辨率結合的全球綜合觀測能力（《國家民用空間基礎設施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015年—2025年）》）。我國已基本建成“環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座”“風云”“海洋”“資源”等衛(wèi)星系列，以高分系列衛(wèi)星為代表的新一代新型遙感衛(wèi)星正加速發(fā)展，推動著我國災害遙感從研究應用型向業(yè)務服務型轉變。

另外，圍繞災害形成機制的不同，我國在衛(wèi)星遙感監(jiān)測的應用領域做了大量的理論與應用研究，尤其是對干旱、洪澇、地震與地質災害等方面的監(jiān)測取得了很多成果。在國產(chǎn)衛(wèi)星及應用技術蓬勃發(fā)展的帶動下，出現(xiàn)了一批業(yè)務化運行的災害遙感應用系統(tǒng)，這些業(yè)務系統(tǒng)在支撐防災減災工作的科學決策方面發(fā)揮了重要作用。

同時，在高分辨率對地觀測系統(tǒng)、衛(wèi)星及應用戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)化項目等國家重大專項和產(chǎn)業(yè)化推廣項目支撐下，國家很多部門都開展了業(yè)務化應用系統(tǒng)的打造和向省級部門的示范推廣。隨著“高分一號”“高分二號”和“高分四號”的發(fā)射，這些業(yè)務應用系統(tǒng)在利用國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)支撐國家與地方業(yè)務能力方面發(fā)揮了很大作用。

在災害發(fā)生中，結合洪澇、地震、滑坡、泥石流等災情特點，衛(wèi)星遙感監(jiān)測工作主要包括災區(qū)本底影像、地表覆蓋類型分布、人口密度分布、地形地貌、三維場景和災害范圍等。

其中，災區(qū)地表覆蓋類型主要根據(jù)高分辨率遙感影像提取居民地、耕地、林地、草地、水域等分布情況。地形地貌和三維場景主要基于已有的本底影像和地形信息展示災區(qū)的地理環(huán)境。災害范圍監(jiān)測主要是在獲取災中遙感影像后，通過多時相數(shù)據(jù)的比對分析，快速完成災害范圍分布圖的制作。

2008年汶川大地震發(fā)生后，遙感衛(wèi)星群發(fā)揮了巨大作用，通過使用衛(wèi)星對地震災區(qū)進行密集成像，同時迅速調集衛(wèi)星在之前拍攝的這一地區(qū)的圖像進行對比，使其災情監(jiān)測和評估的效果得到了加強。

因此，衛(wèi)星遙感影像在救災指揮中已經(jīng)成為應用最快、最廣的信息源，及時推動了救災指揮、災情監(jiān)測和評估等工作。

▲印尼地震災害國內衛(wèi)星應急數(shù)據(jù)覆蓋圖

▲高分二號衛(wèi)星云南普洱地震后融合影像數(shù)據(jù)

▲吉林一號衛(wèi)星拍攝老撾南部的桑片-桑南內水電站項目的副壩發(fā)生潰壩的圖片

應急通信讓救援指令“暢通無阻”

根據(jù)以往自然災害救援經(jīng)驗，在大規(guī)模自然災害發(fā)生后，災區(qū)公眾通信網(wǎng)絡往往會遭到毀滅性破壞，而這正是外界最需要了解災情的時刻，也是災民發(fā)出求救信號和實施自救的關鍵時刻，是搶救生命財產(chǎn)的關鍵時期。

在災害造成通信中斷情況下，傳統(tǒng)應急通信手段進入災區(qū)耗時較長，往往需要一天甚至幾天時間，如何保證通信暢通，救援指令通暢，提高救援行動效率，最大可能地降低傷亡和損失，是災害應急救助信息保障需要解決的關鍵問題。

這時，衛(wèi)星應急通信的覆蓋面廣、靈活性高、快速部署、受地面條件限制小、自成體系的特點，使之成為災中公共通信網(wǎng)絡在修復之前，應急指揮救援的重要保障手段。

衛(wèi)星通信在災害救援中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是滿足語音通信的需求，將災情及時上報，并實時傳輸救災指揮調度、災害現(xiàn)場人員的信息；二是滿足數(shù)據(jù)通信的需求，傳送各種災情監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及接入互聯(lián)網(wǎng)；三是滿足視頻通信需求，將實時視頻監(jiān)測信息和現(xiàn)場視頻采訪信息上報，供減災救災指揮調度使用；最后是滿足廣播通信的需求，包括利用衛(wèi)星廣播手段向災區(qū)發(fā)布有關災害及救助信息，發(fā)布各項救災避災措施并及時發(fā)布災害預警預報信息。

從國際自然災害應急處置上看，很多國家都充分利用了衛(wèi)星通信不受地面設施影響的特點，在應急指揮和救援中發(fā)揮了不可或缺的作用。

近年來，我國同樣借助衛(wèi)星通信的優(yōu)勢開展防災通信的各項工作，并取得了較好效果。例如，汶川大地震發(fā)生后，在地面通信全部中斷的情況下，多顆通信衛(wèi)星啟動應急通信服務，通過在現(xiàn)場安裝的衛(wèi)星通信小站為受災群眾免費提供衛(wèi)星電話服務；通過廣播電視衛(wèi)星，實現(xiàn)了災后實時視頻傳送，保障了災區(qū)信息的及時傳送和指揮命令的暢通。

▲應急衛(wèi)星通信車

▲2017年8月8日，四川阿壩州九寨溝縣發(fā)生7.0級地震，中國電信衛(wèi)星應急通信車緊急趕赴災區(qū)

▲九寨溝地震后緊急救援

“北斗”讓救災行動更加“精準”

在災中救援期間，救援隊伍的飛機、汽車以及個人在災期災區(qū)的復雜環(huán)境中，如何確保行動的準確性、安全性和有效性是個重要的問題，而要解決這些問題，就需要使用衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。

“北斗”作為我國獨立發(fā)展、自主運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是國家正在建設的重要空間信息基礎設施，該系統(tǒng)能夠提供高精度、高可靠的定位、導航和授時服務，具有導航和通信相結合的服務特色。

通過多年發(fā)展，這一系統(tǒng)在測繪、交通運輸、森林防火、減災救災和國家安全等諸多領域得到應用，起到顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，特別是在四川汶川、青海玉樹等抗震救災中發(fā)揮了非常重要的作用。

北斗系統(tǒng)具備為救災行動提供實時定位的能力。在汶川地震救援過程中，為了搶在“72小時”黃金時間內進行救援行動，救援管理中心以最快速度為救援隊伍調劑、配發(fā)“北斗”設備，在最短時間內為抗震救災總指揮部、成都軍區(qū)聯(lián)合指揮部及一線抗震救災隊伍，搭建起了一個信息反饋及時、定位準確、救援力量位置態(tài)勢共享的應急指揮控制平臺。

同時，該系統(tǒng)也為指揮員全面掌握救災情況、實時指揮調度救援行動提供了可靠、有效的指揮手段，為就近部署、合理編組、快速開進、科學施救創(chuàng)造了前提條件，爭取了時間。

另外，北斗系統(tǒng)還能夠為救災行動提供導航與信息服務。自然災害發(fā)生后，往往伴隨著地質環(huán)境的變化，如何準確到達目的地是救援行動的重中之重。北斗系統(tǒng)能夠指引救援隊伍準確找到目標，并可以通過雙向短文通信功能更準確，及時地了解到現(xiàn)場狀況和指引救援隊伍行動。例如，救援隊伍在開進途中，有新發(fā)現(xiàn)的被圍困群眾，可以利用北斗系統(tǒng)通知指揮中心增派人員，需要直升飛機運送傷員時，也可以將空地位置，周邊天氣情況向上級報告，方便飛機降落。

在汶川大地震期間，由于道路和通信中斷，我國空軍及時派出15名空降兵勇士，攜帶北斗一號導航衛(wèi)星系統(tǒng)從4999米的高度空降震區(qū)，在第一時間發(fā)回了關于茂縣等難以進入地區(qū)的災情數(shù)據(jù)，為外界及時掌握災區(qū)情況發(fā)揮了重要作用。

總之，衛(wèi)星在災害救援中正發(fā)揮著越來越大的作用。未來，隨著衛(wèi)星技術的進步和對衛(wèi)星應用的不斷研究，我們有理由相信，衛(wèi)星在抗災救災領域一定會更加不可替代。