四川長寧6.0級地震應急處置中新興遙測技術的應用

王立娟 唐堯 馬松 尹恒 王志軍 劉歡

前言

2019年6月17日晚22時55分，四川省長寧縣雙河鎮附近發生里氏6.0級地震，震源深度16公里，地震烈度VI度區及以上區域總面積為3058平方千米。地震造成13人遇難，宜賓市長寧縣、高縣、珙縣、興文縣、江安縣、翠屏區6個縣區房屋不同程度地受損。

6月17日23時，四川省安全科學技術研究院迅速啟動二級響應，成立長寧地震應急處置工作組，其中包括綜合協調小組、災害監測小組、災情評估小組、專家支持小組和宣傳報道小組，震后4小時，災情監測小組6名技術人員攜5架無人機、3臺高性能移動圖形工作站、1套RTK、2臺三維激光掃描儀等精良裝備，奔赴長寧地震災區開展現場工作（圖1）。

本文以這次地震應急現場工作為例，介紹了以低空無人機遙感與高分衛星遙感為代表的新興遙測技術的特點與優勢，以及基于該技術開展四川長寧6.0級地震震后災區重點受災村鎮判譯、危化企業安全應急跟蹤監測及礦山安全狀態應急監測等應急處置，分析了震后災區受災人口分布與災損應急評估，結果表明新興遙測技術在突發地震或重特大地質災害應急處置中效果較好，具有較好的應用推廣價值。

新興遙感測繪技術

近年來新興遙感測繪技術發展迅猛，特別是低空無人機與國產高分衛星技術的日新月異，助推與豐富了新興遙感測繪技術領域擴容與發展。新興遙感測繪技術具有響應時間短、直觀形象、分辨率高、監測范圍大的優點，其對助力突發重特大災害災情監測、地質災害隱患排查及災后應急救援起著舉足輕重的作用。

圖1 長寧地震災區現場

（一）低空無人機遙測技術

低空無人機遙測技術是以獲取高分辨率數字影像為目標，以無人駕駛飛機為平臺，飛行高度較低，以高分辨率數碼相機為傳感器，并通過3S技術系統集成應用來獲取地面一定范圍內的遙感正射影像與點云的一種遙感技術。其技術優勢有：①靈活機動、受空中管制與氣候影響較小、安全性較高；②可低空作業、地面分辨率高，可避免建筑物或高山遮擋；③成本較低、操作簡單；④影像獲取周期短、效率高。

2019年6月18日，我們采用了低空無人機（飛馬D200和F1000），針對雙河鎮、龍頭鎮等重災區域設計了6條航線，高度380～500米，航向重疊度80%，旁向75%，地面分辨率9厘米，獲取了災區航片1800余張和16.2平方千米區域的正射影像與地表模型（圖2、圖3），為指導災區現場震后應急處置、科學救災提供了重要的決策依據。

圖2 長寧地震災區低空無人機數據獲取現場

（二）高分衛星遙測技術

圖3 長寧地震災區低空無人機獲取現場照片及正射影像地圖

近年我國陸續發射了多顆國產高分辨率對地觀測遙感衛星，其中在民用領域應用較多的有高分一號、高分二號、高分三號及高分四號等，國外也有WorldView（美國）、SPOT-6（法國）、Sentinel-1A/1B（歐空局）及 ALOS-2（日本）等，高分遙測技術兼有“空間分辨率高”“相機數量多”“中分辨率遙感視場大”“多載荷影像拼接融合應用”等優點。目前所獲取影像空間分辨率已經達到米級或更高，對災區地物識別及災情分析具有重要作用，可用于評估震后災損（居民聚居點）和災后次生災害（滑坡、崩塌等）隱患排查。受客觀條件（數據獲取性、災區天氣）局限，本文選取災前的高分二號衛星2018年3月9日的高分遙感數據與無人機航攝數據進行了對比。

震后應急處置分析

地震發生后，在最短的時間內啟動應急響應，并開展應急處置分析，對減少災區地震損失及應急救援、減少災區人員生命財產損失意義重大。本節將從震后災區重點受災村鎮判譯、震后災區危險化學品企業安全應急跟蹤監測及震后災區金屬非金屬礦山安全狀態應急監測三個方面，展開對長寧地震后災區應急處置的分析。

（一）震后災區重點受災村鎮判譯

長寧地震發生后，第一時間掌握震中位置，并判定重災區涉及的重要鄉鎮、村莊空間分布，對科學指導震后應急搶險救援、救災物資與人員調配意義重大。我們結合災區地形、地震烈度、距震中距離、宜賓各區縣行政區劃及災區救災反饋照片等資料，完成了震后災區重點受災鄉鎮與村莊判譯（圖4），結果表明災區重點受災鄉鎮約58個，受災情況較嚴重的鄉鎮有長寧縣的雙河鎮、龍頭鎮、硐底鎮、花灘鎮及珙縣的底洞鎮、珙泉鎮、巡場鎮、仁義鄉、孝兒鎮等9個，其中以震中附近的雙河鎮災情最重。同時為提高應急救災處置的針對性，結合災區應急指揮前線反饋，初步判譯出6個村寨（自然村，具體有魚池村、紅旗村、壩底村、店子榜、白巖村及石埡村）為震后災區重點受災村，優先保障救援力量開展人員施救、物質配給及次生隱患排查等。

圖4 震后災區重點受災村鎮判譯圖

（二）震后災區危化企業安全應急跟蹤監測

危險化學品企業主要是指從事生產、儲存、使用、經營、運輸化學品的企業，涉及易燃易爆、有毒有害及有腐蝕特性，對人員、設施、環境造成傷害或損害的化學品，企業在生產儲運過程中建有諸多圓形、方形、柱形罐體等重大危險源，易于通過遙感影像進行跟蹤監測。

宜賓全市共有34家危險化學品企業，涉及重大危險源成百上千，長寧6.0級地震及其余震勢必對危化企業內的諸多危險源造成潛在安全隱患。本次應急依據危化企業與經驗地震烈度范圍、震中位置間的空間位置關系，共判譯出珙縣中正化學工業有限公司等5家危化企業可能因地震受災，評估地震可能構成的安全生產隱患大小、整理名錄后及時上報四川應急管理與行業監管部門，同時組織專家對震后災區重點企業開展重大危險源應急安全隱患排查，隔2～3小時匯報一次排查結果，跟蹤監測企業安全現狀，最大限度地保障災區危化企業的減災救災與安全生產秩序。

（三）震后災區礦山安全狀態應急監測

地震對礦山的破壞主要表現在造成礦山生產設施損壞、礦山人員傷亡、因震缺水斷電、交通中斷及震后次生地質災害、礦山生態環境破壞等。因此，震后第一時間掌握震中與重災區生產礦山空間展布，結合地震烈度分布快速分析提取因震受損或可能因震受損礦山名錄，及時開展礦山安全狀態應急監測，同時報送應急管理決策部門與礦山企業，可輔助應急部門調撥人員物資運赴受災礦山開展應急搶險救援，提醒礦山企業及時開展抗震救災與應急安全生產隱患排查等工作。

圖5 震后災區金屬非金屬礦山空間分布圖

受震后資料獲取難易性、時效性等因素影響，本次應急主要選取金屬非金屬礦山開展震后災區金屬非金屬礦山安全狀態應急監測。金屬非金屬礦山是指除煤礦、煤系硫鐵礦以及與煤共生、伴生礦山、石油礦山以外的所有礦山。長寧地震所處的宜賓全市共有230多家金屬非金屬礦山。結合災區震后地震烈度分布特征，共解譯分析出97家礦山可能因震受損，其中9家（尾礦庫1家，采場8家）距離震中較近（圖5），建議作為重點企業，運用無人機、高分衛星、新興遙測技術等開展震后災情分析、災損評估、重大危險源、次生地災隱患排查等應急工作。

震后災損評估分析

（一）震后災區受災人口應急監測

對震后災區受災人口的應急監測，主要借鑒之前九寨溝地震后的“震區人口熱力圖”經驗，以全國人口分縣鄉統計數據為基礎，對長寧地震災區采用格網劃分，統計各格網人口分布數量，結合經驗推測的地震烈度分區空間展布特征，運用GIS空間分析功能進行統計。分析結果表明，震后災區受災人口主要分布在長寧縣南部、珙縣北部、興文縣西北部及江安縣南部地區等多個區縣（圖6），估算受災人口約13.4萬人，其中長寧縣受災人口約9.2萬人，珙縣1.3人受災。受災情形包括房屋倒塌導致無居所（圖6）、牲畜死亡或財產損毀造成的經濟損失、地震誘發次生地質災害造成異地避險搬離及交通通信電力中斷造成出行生活不便等。

圖6 震后災區受災人口應急監測圖及人口受災情形（房屋倒塌）示例

圖7 震后災區重要場鎮災損分析

（二）震后災損應急評估分析

本次長寧地震，距離震中最近的鄉鎮為雙河鎮與龍頭鎮，地震對其造成破壞較大，傷亡最重，因此震后災區災損應急評估重點以這兩個鄉鎮為例。通過對比震后（2019年6月18日）震中災區（雙河鎮、龍頭鎮）低空無人機航攝影像和震前高分二號遙感影像（2018年3月9日）及部分災區現場反饋照片（2019年6月18日）資料，運用計算機自動與人機交互方式，開展震后災損解譯與應急評估分析，共完成震后震中災區因震損毀房屋數量、受災面積及潛在地質災害隱患等，共解譯雙河鎮、龍頭鎮因震受損房屋537處，受災房屋面積約106300平方米，地震觸發地質災害隱患11處（圖7），預估經濟損失5300萬元。

雙河鎮位于長寧縣東南部，距離震中最近（僅為4.6千米），受地震破壞最大。該鎮總體地勢較為平緩，鎮內分布有大量木結構老屋及部分磚結構房屋，有鋼筋混凝土圈梁、構造柱的結構房屋占比不大。災損應急分析共解譯雙河鎮房屋(居民)受損集中區12個，房屋受損點335處，其中損毀點46處，損壞點127處，損傷點162處，受災面積77080平方米，發現地震次生地質災害隱患點2處。雙河鎮內受損房屋多為木結構老屋，次為磚結構房屋，木結構老屋均建于20世紀七八十年代，建筑年代久遠，房齡較長，建筑質量較差，抗震能力較弱，本次震后傷亡人員多為此類房屋造成；鎮內磚結構房屋抗震能力雖略高于木質老屋，但在此次地震中也造成了一定的人員傷亡與財產損失。另外，龍頭鎮也離震中較近，受災也較重，龍頭鎮共解譯房屋(居民)受損點202處，其中損毀點21處，損壞點88處，損傷點93處，受災面積29276平方米，發現因震次生地質災害隱患點9處，與雙河鎮類似，龍頭鎮受損最嚴重的房屋也為木質結構老屋。

總結與思考

通過這次地震應急處置，可以發現以無人機低空航攝與高分遙感衛星為代表的新興遙測技術具有大范圍、快速及時、高分辨率的優勢，作為防災減災救災的重要技術手段之一，在震后災情跟蹤分析、災損評估、重大危險源安全監測次生地災隱患排查方面有很大應用前景和空間。但工作過程中也發現了以下幾個方面需要改進。

（一）提高基層應急處置能力

重大災害發生后，應急排查任務重、工作時效性要求高、應急處置需求廣、應急救援難度大，亟須建立跨行業、多領域的地震與地質災害應急處置專業隊伍。由于地震與地質災害應急排查、救援、搶險等應急處置工作職責剛剛劃入各級應急管理部門，基層異常薄弱，應急人員隊伍、裝備建設和資金投入嚴重不足，應急處置能力明顯不夠，所以難以應對四川嚴峻的災害形式和復雜的應急局面，建議采取集中輪訓、網絡遠程教育、“訂單式”培訓、實訓演練等多方式開展應急救援培訓；推動以基層為重點的常態化、實戰化災害應急演練，提高基層人員工作能力；通過配置應急通信指揮車、單兵圖傳系統等方式從人員、裝備等方面提升基層應急處置能力。

（二）加大地震等突發災害基礎數據儲備與共享力度

地震的發生往往是很突然的，本次應急處置中暴露出震后災區遙感影像、地形等基礎數據積累不足，致使不能在震后第一時間（1小時）內提供應急處置專題圖件以輔助救災。建議加大省域大范圍低空間分辨率遙感數據、地形（DEM、河流水系、道路橋梁、居民地）、行政區劃（省市縣級）、地震（地震烈度、歷史地震）、地質（大型地質斷裂構造）、地災（歷史地災隱患點）、人口（分布、密度）、礦山、危化企業等基礎數據的儲備共享，保障應急處置中各部門的數據支撐。

（三）梳理完善應急專題產品優先原則

總結本次地震應急處置工作經驗，還開展地震與地質災害應急處置響應機制研究，根據震/災后響應時間的先后分別制作相應的應急專題圖件（震/災后1小時、震/災后4小時、震/災后8小時、震/災后16小時、震/災后7天、震/災后30天），用于不同的應急決策支撐。應急專題圖件制作總體應遵循“先區域后局部，先重點后細節” “先粗后細”原則。優先提供大區域災害地理位置分布、涉及威脅對象等圖件，先提供地震烈度、影響人口等圖件，后提供村鎮級受災圖件、余震等次生災害圖件。應急處置保障圖件剛開始不可能面面俱到，因此前期提供圖件應是初步、簡潔的，甚至允許少許錯誤，后續不斷完善改進。

（四）完善應急指揮平臺和輪值制度

結合現有省市縣三級應急通信指揮系統，完善省級與地市州級地質災害應急指揮平臺功能，探索研發應急處置輔助決策軟件，實現災情速報、快速出圖、災情智能分析研判、智能指揮等功能。具體包括結合災區既有數據，準確分析災害等級、影響范圍、受災面積人口及經濟損失等情況，通過災情現狀和救援環境的智能關聯，實現災后災情智能研判、救援人員物質自動匹配優化及救援路線智能規劃分析。同時建議各級應急管理部門建立健全保障應急常備人員制度，重要崗位實行AB崗，以輪班形式，保障應急突發情況下內（編圖）外（數據采集）業應急處置工作能正常開展。

（五）規范應急預案編制、引導公眾參與減災

對省內地震與地質災害高發易發區，應開展市州級應急預案和手冊編制，優化調整應急預案體系頂層設計，修訂《四川省地震與地質災害應急預案》、完善市縣兩級地震與地質災害應急預案和手冊編制，規范應急預案編制程序；充分利用廣播、電視、報刊、網絡等媒體，多形式開展災害應急救援宣傳活動，向社會公眾普及逃生避險基本技能，提升應急情況下自救互救能力。

總而言之，各級應急管理部門及各技術支撐服務單位應秉承“抓關鍵少數”“舉綱張目”原則，立志做合格的應急管理事業“守更人”，兼具“預防為主、應急為標、安全為本”的價值觀，以預防為主導，提高防范意識和責任意識；以應急為利器，化解、消除、減輕災害風險與災害損失。