遙感技術(shù)在防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作中的應(yīng)用探討

呂瑞瑞

（甘肅省綜合減災(zāi)救災(zāi)應(yīng)急管理中心，甘肅 蘭州730000）

1 概述

甘肅省地域遼闊，地理環(huán)境復(fù)雜，是干旱、洪澇、泥石流、山體滑坡等自然災(zāi)害發(fā)生頻率較高的省份。對(duì)于突發(fā)性重特大自然災(zāi)害，由于地形條件以及災(zāi)害造成的通訊中斷、交通設(shè)施毀壞等多方面影響，導(dǎo)致在災(zāi)害發(fā)生時(shí)很難通過傳統(tǒng)的方法及時(shí)獲取災(zāi)區(qū)的實(shí)時(shí)信息，從而影響救災(zāi)工作的進(jìn)行[1-3]。遙感技術(shù)具有獲取信息快速、周期短、信息量大、受條件限制少等特點(diǎn)，在救災(zāi)工作中具有傳統(tǒng)手段不可比擬的優(yōu)勢(shì)，利用遙感技術(shù)可快速獲取受災(zāi)區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)，通過分析處理，可全面地掌握受災(zāi)情況、災(zāi)害發(fā)展變化趨勢(shì)、災(zāi)害損失概況等信息，為行政指揮決策和災(zāi)害損失評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐，是完成減災(zāi)救災(zāi)工作的重要技術(shù)手段。

2 遙感技術(shù)在綜合防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作中的優(yōu)勢(shì)

2.1 可同時(shí)進(jìn)行大面積同步觀測(cè)

在開展防災(zāi)減災(zāi)工作中，大面積同步觀測(cè)所取得的數(shù)據(jù)是最寶貴的。依靠傳統(tǒng)的地面調(diào)查，實(shí)施起來非常困難，工作量很大。而遙感觀測(cè)則可以為此提供最佳的信息獲取方式，并且不受地形阻隔等限制。特別是對(duì)大區(qū)域的干旱、洪澇等自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)具有十分重要的作用[1-3]。

2.2 與傳統(tǒng)的地面調(diào)查相比，遙感具有獲取信息的速度快，周期短的特點(diǎn)

遙感探測(cè)，最大的特點(diǎn)就是全天時(shí)、全天候、大面積范圍內(nèi)進(jìn)行探測(cè)。尤其是空間遙感探測(cè)，可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)探測(cè)，發(fā)現(xiàn)地球上許多事物的動(dòng)態(tài)變化。而傳統(tǒng)的地面調(diào)查則須在大量的人力、物力，用幾年甚至幾十年時(shí)間才能獲得地球上大范圍地區(qū)動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)。因此，遙感大大提高了觀測(cè)時(shí)效性。這對(duì)于研究各類自然災(zāi)害不同周期的動(dòng)態(tài)變化非常重要，并為搶險(xiǎn)救災(zāi)提供了時(shí)間保證。

2.3 數(shù)據(jù)量大，承載信息豐富

遙感通過探測(cè)可見光—反射紅外、熱紅外和微波等不同波長(zhǎng)范圍的電磁輻射能，來獲取包括植被覆蓋、土壤水分、區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境污染、森林火災(zāi)和地表形態(tài)等信息。不同遙感影像的分辨率在幾十厘米至幾百公里之間，能夠滿足不同尺度下減災(zāi)救災(zāi)的應(yīng)用需求[1-3]。

3 減災(zāi)救災(zāi)中常用的遙感數(shù)據(jù)介紹

目前，國內(nèi)外災(zāi)害監(jiān)測(cè)和救援工作中常用到的遙感數(shù)據(jù)類型主要包括可見光—反射紅外光學(xué)數(shù)據(jù)、熱紅外遙感數(shù)據(jù)和雷達(dá)數(shù)據(jù)以及高光譜數(shù)據(jù)。隨著獲取方式的不斷發(fā)展，無人機(jī)數(shù)據(jù)也開始廣泛應(yīng)用于減災(zāi)救災(zāi)中。這些數(shù)據(jù)各具特點(diǎn)，針對(duì)性不同，構(gòu)成了減災(zāi)救災(zāi)中遙感技術(shù)信息支持的基礎(chǔ)[1-3]。

3.1 可見光—反射紅外數(shù)據(jù)

以中國的風(fēng)云2號(hào)為主，幅寬3000km，數(shù)據(jù)對(duì)植被、水體、巖石等地表覆蓋具有敏感記錄特征，因此可主要用于地震、沙塵暴、干旱、洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)以及山洪泥石流預(yù)報(bào)與評(píng)估。

3.2 雷達(dá)數(shù)據(jù)

由于雷達(dá)數(shù)據(jù)全天時(shí)工作，能夠穿透濃厚的云層和一定程度的雨區(qū)進(jìn)行全天候作業(yè)，成像的立體效應(yīng)可以增強(qiáng)地形、地貌及地質(zhì)構(gòu)造的探測(cè)效果。因此可用于發(fā)生地震、洪澇災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害等多云、多雨，不易進(jìn)入的區(qū)域，可進(jìn)行災(zāi)害的監(jiān)測(cè)與評(píng)估[1-3]。

3.3 高光譜數(shù)據(jù)

由于高光譜數(shù)據(jù)光譜分辨率高，因此，地表覆蓋的識(shí)別能力非常高，在災(zāi)害監(jiān)測(cè)中，可以進(jìn)行定量或半定量的監(jiān)測(cè)，對(duì)農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測(cè)、病蟲害監(jiān)測(cè)，以及火災(zāi)具有很好的監(jiān)測(cè)效果。

4 遙感技術(shù)在防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作中的應(yīng)用思路

遙感業(yè)務(wù)工作開展的總體思路是以提升民政遙感技術(shù)應(yīng)用能力為目標(biāo)，以遙感數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、處理、產(chǎn)品制作、綜合應(yīng)用為工作主線，重點(diǎn)加強(qiáng)省市兩級(jí)無人機(jī)航空遙感數(shù)據(jù)采集與傳輸能力，遙感數(shù)據(jù)分析處理及產(chǎn)品制作能力，基于遙感、地理信息、災(zāi)情等多源數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用能力建設(shè)，有效輔助于災(zāi)害損失評(píng)估及行政指揮決策。

4.1 災(zāi)害預(yù)警和準(zhǔn)備

對(duì)于非瞬時(shí)性爆發(fā)的自然災(zāi)害而言，其孕育到發(fā)生的過程需要一定的時(shí)間，及時(shí)準(zhǔn)確的災(zāi)害預(yù)警能夠有效降低災(zāi)害造成的損失。在災(zāi)害發(fā)生前，利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)，對(duì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)、災(zāi)害隱患區(qū)、重要江河流域等進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)估并開展房屋、道路等受災(zāi)體及其在不同災(zāi)害情境下脆弱性分析，進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，及時(shí)發(fā)布災(zāi)害預(yù)警信息，為災(zāi)前準(zhǔn)備爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間，采取必要的防災(zāi)措施將損失降到最小，進(jìn)行災(zāi)情預(yù)評(píng)估[4-8]。

4.2 災(zāi)害監(jiān)測(cè)與救援

利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)，估計(jì)受災(zāi)范圍、受災(zāi)程度、交通運(yùn)輸狀況等信息，制作包括物資儲(chǔ)備庫、轉(zhuǎn)移路線、避難場(chǎng)所等專題要素的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)圖、虛擬環(huán)境，重建環(huán)境，承載災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、災(zāi)害演練等減災(zāi)工作。

4.3 災(zāi)后評(píng)估

1）快速評(píng)估。利用災(zāi)前高分辨率遙感數(shù)據(jù)和房屋、道路等受災(zāi)體脆弱性數(shù)據(jù)，開展災(zāi)后第一時(shí)間災(zāi)情快速評(píng)估，從宏觀上初步估計(jì)受災(zāi)范圍、受災(zāi)程度、交通運(yùn)輸狀況等信息，支撐災(zāi)害應(yīng)急救援和救助工作。

2）應(yīng)急評(píng)估。災(zāi)后第一時(shí)間獲取高分辨率無人機(jī)等遙感數(shù)據(jù)，開展災(zāi)害信息和災(zāi)情監(jiān)測(cè)，支撐災(zāi)害應(yīng)急救援和救助工作。

3）災(zāi)情綜合評(píng)估。遙感數(shù)據(jù)經(jīng)過解譯和分析后，能夠快速尋找并定位倒塌房屋、損毀道路等災(zāi)情的位置，估計(jì)災(zāi)害影響的范圍和程度；同時(shí)遙感獲取的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造和城鎮(zhèn)規(guī)模等數(shù)據(jù)也是區(qū)域脆弱性評(píng)價(jià)的重要資料[3]，如圖1所示。利用災(zāi)后高分辨率遙感數(shù)據(jù)，開展災(zāi)害損失實(shí)物量評(píng)估，支撐重特大自然災(zāi)害綜合評(píng)估，支撐災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建規(guī)劃開展。

圖1 利用高分三號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行地震前后的變化監(jiān)測(cè)地震滑坡引起的道路損毀

4）恢復(fù)重建階段。利用災(zāi)區(qū)高分辨率遙感數(shù)據(jù)，了解恢復(fù)重建完成情況，對(duì)恢復(fù)重建進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

5 遙感技術(shù)在各類災(zāi)害中的應(yīng)用

5.1 地震災(zāi)害

目前遙感技術(shù)在地震災(zāi)害中主要應(yīng)用于大范圍災(zāi)害信息獲取、設(shè)施受損情況評(píng)估等方面。在震區(qū)可以使用搭載攝影系統(tǒng)的微型無人機(jī)第一時(shí)間快速獲取災(zāi)區(qū)的大范圍影像，通過圖像判讀和多波段組合處理，能夠提取出地震中的受災(zāi)范圍、損毀道路、堰塞湖、倒塌房屋等多種專題信息。利用災(zāi)后高分影像，制成正射影像圖，結(jié)合災(zāi)前的影像數(shù)據(jù)，開展房屋建筑物損壞情況、生命線工程損毀程度、次生災(zāi)害調(diào)查、災(zāi)后安置、重建等方面的災(zāi)情遙感應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作，為地震應(yīng)急決策救援提供了宏觀、科學(xué)的輔助決策依據(jù)[3-8]。

5.2 洪澇災(zāi)害

“風(fēng)云2號(hào)”（FY-2）衛(wèi)星能夠獲取全景原始云圖，監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)降水信息；利用遙感影像與地理信息和大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)，能夠進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)和全天候的洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)評(píng)估；制作洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，進(jìn)行了水情監(jiān)測(cè)和淹沒面積的估算，為國家有關(guān)部門提供了重要的科學(xué)數(shù)據(jù)。

5.3 地質(zhì)災(zāi)害

遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警、調(diào)查、監(jiān)測(cè)和評(píng)估等過程中得到了廣泛應(yīng)用，如可以通過泥石流發(fā)生前后的影像制作正射影像圖，采用人工智能的方法自動(dòng)提取水體，評(píng)估出泥石流發(fā)生的面積，災(zāi)害影響范圍，災(zāi)害強(qiáng)度等定量信息及其空間分布狀況。

5.4 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

利用時(shí)間序列不同分辨率的衛(wèi)星遙感影像，持續(xù)獲取災(zāi)害背景參數(shù)，分析災(zāi)害異常信息，評(píng)估農(nóng)業(yè)植被干旱、自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，開展災(zāi)害預(yù)警。

6 小結(jié)

隨著遙感技術(shù)的不斷提高，遙感技術(shù)已經(jīng)在我國防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作中發(fā)揮了重要作用，同時(shí)為相關(guān)專家提供災(zāi)難前的預(yù)警信息、災(zāi)難時(shí)的檢測(cè)信息、災(zāi)難后的總結(jié)信息。今后的工作重點(diǎn)主要是遙感影像解譯，通過解譯的準(zhǔn)確率及解譯效率的提高，將為災(zāi)后重點(diǎn)目標(biāo)識(shí)別、房屋倒損、道路損毀、農(nóng)田受損等快速災(zāi)情評(píng)估提供了有效快速的技術(shù)手段。