衛(wèi)星遙感在大災(zāi)恢復(fù)重建中的應(yīng)用

崔燕 聶娟

崔燕，應(yīng)急管理部國家減災(zāi)中心衛(wèi)星遙感部副研究員。2009年獲中科院西安光學(xué)精密機械研究所光學(xué)工程博士學(xué)位，長期從事空間技術(shù)減災(zāi)應(yīng)用工作，主持國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)化項目1項，科技部重點研發(fā)計劃專題1項，參與發(fā)改委、財政部、科技部、科工局等單位項目10余項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，參與編制國家標(biāo)準(zhǔn)2項，圖集1部。

前言

遙感，即“遙遠的感知”，是各種非接觸、遠距離探測和信息獲取技術(shù)的統(tǒng)稱。衛(wèi)星遙感是采用人造衛(wèi)星作為平臺，利用搭載的可見光、紅外、微波等探測器，通過信息感應(yīng)、傳輸和處理，達到遠距離感知的目的。自1999年10月14日中巴地球資源衛(wèi)星01星在太原衛(wèi)星發(fā)射基地成功發(fā)射以來，我國共發(fā)射民用地球觀測遙感衛(wèi)星21顆，至今在軌穩(wěn)定運行18顆，衛(wèi)星獲取的大量、多類型遙感數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于自然資源、交通、水利、農(nóng)業(yè)、防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)急管理、林業(yè)草原、生態(tài)環(huán)境等諸多領(lǐng)域，發(fā)揮著不可替代的作用。

從2013年4月26日高分一號衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地成功發(fā)射，到今年高分一號02、03、04星、高分五號、高分六號的相繼順利升空，迄今共有9顆國家高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項天基系統(tǒng)衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的有效運行使得我國高分辨衛(wèi)星數(shù)據(jù)的自給率得到了大幅提升，衛(wèi)星數(shù)據(jù)行業(yè)應(yīng)用的廣度和深度有了大幅拓展。

我國是世界上自然災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，災(zāi)害種類多、頻率高、強度大、災(zāi)害群發(fā)、地域分異明顯，嚴(yán)重影響人民生命財產(chǎn)和國民經(jīng)濟的發(fā)展。在全球氣候變化背景下，自然災(zāi)害風(fēng)險可能進一步增大。衛(wèi)星遙感因其具有靈活機動性、載荷多樣性等優(yōu)勢，還具有監(jiān)測范圍廣，可重復(fù)監(jiān)測等特點，針對積雪、水體、植被等要素已開展了全國或區(qū)域范圍的持續(xù)監(jiān)測，有效地支撐了自然災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警工作。

自2008年汶川地震以來，衛(wèi)星遙感在災(zāi)前風(fēng)險監(jiān)測、災(zāi)中應(yīng)急監(jiān)測中發(fā)揮了越來越大的作用，尤其是在2017年四川九寨溝7.0級地震、四川茂縣特大山體滑坡、孟加拉洪澇和斯里蘭卡洪澇等國內(nèi)外重大災(zāi)害中，開展了針對滑坡、洪澇淹沒范圍、道路受損情況的遙感監(jiān)測，為災(zāi)害損失評估提供了及時、準(zhǔn)確的空間信息服務(wù)，同時也為災(zāi)后恢復(fù)重建工作提供了技術(shù)支撐。

恢復(fù)重建工作是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要科學(xué)選址、合理規(guī)劃和科學(xué)監(jiān)管，避免發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害，實現(xiàn)災(zāi)區(qū)生態(tài)恢復(fù)重建，保證災(zāi)區(qū)經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展，衛(wèi)星遙感發(fā)揮了不可替代的作用。隨著我國民用遙感衛(wèi)星觀測手段的多樣化和衛(wèi)星數(shù)量的日益增加，災(zāi)后恢復(fù)重建遙感監(jiān)測的體系和服務(wù)內(nèi)容從最初的探索發(fā)展到了現(xiàn)今的不斷完善。

遙感監(jiān)測體系和內(nèi)容

1997年12月29日，我國頒布了《中華人民共和國防震減災(zāi)法》，它是我國第一部規(guī)范全社會防御與減輕地震災(zāi)害活動的基本法律，汶川地震后進行了修訂，其中第六章第六十六條規(guī)定“特別重大地震災(zāi)害發(fā)生后，國務(wù)院經(jīng)濟綜合宏觀調(diào)控部門會同國務(wù)院有關(guān)部門與地震災(zāi)區(qū)的省、自治區(qū)、直轄市人民政府共同組織編制地震災(zāi)后恢復(fù)重建規(guī)劃報國務(wù)院批準(zhǔn)后組織實施；重大、較大、一般地震災(zāi)害發(fā)生后，由地震災(zāi)區(qū)的省、自治區(qū)、直轄市人民政府根據(jù)實際需要組織編制地震災(zāi)后恢復(fù)重建規(guī)劃”。依此，2008年汶川地震、2010年玉樹地震、2013年蘆山地震、2015年魯?shù)榈卣稹?017年九寨溝地震等均形成了各自災(zāi)后恢復(fù)重建規(guī)劃，明確了相關(guān)政府部門在災(zāi)后恢復(fù)重建中的責(zé)任和任務(wù)，規(guī)范了政府主導(dǎo)下的恢復(fù)重建活動全過程，是科學(xué)、依法、統(tǒng)籌、有力、有序、有效地推進災(zāi)后恢復(fù)重建工作的重要依據(jù)，同時也是利用遙感技術(shù)開展大災(zāi)恢復(fù)重建動態(tài)監(jiān)測的依據(jù)性文件?；謴?fù)重建總體規(guī)劃內(nèi)容一般包含災(zāi)區(qū)概況和重建基礎(chǔ)、總體要求和重建目標(biāo)、重建分區(qū)和城鄉(xiāng)布局、鄉(xiāng)村居民住房、公共服務(wù)設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)環(huán)境、特色產(chǎn)業(yè)、支持政策和保障措施等。

一般重大自然災(zāi)害恢復(fù)重建規(guī)劃中明確目標(biāo)，要求“用三年時間完成恢復(fù)重建任務(wù)”。規(guī)劃要求的時間內(nèi)恢復(fù)重建規(guī)劃是否順利完成，進度情況如何，可以利用衛(wèi)星遙感動態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢來開展。由于衛(wèi)星遙感受到觀測方向、空間分辨率等因素的制約，并不能對總體規(guī)劃中的全部內(nèi)容開展動態(tài)監(jiān)測，目前僅對城鄉(xiāng)居民住房、公共服務(wù)設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施等設(shè)施的重建情況進行遙感監(jiān)測，以及對生態(tài)環(huán)境、耕地等恢復(fù)情況開展了初步的遙感監(jiān)測，這些遙感監(jiān)測內(nèi)容關(guān)系到災(zāi)區(qū)群眾基本生活條件和公共服務(wù)，災(zāi)區(qū)的生產(chǎn)條件、生態(tài)環(huán)境，是提高災(zāi)區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)能力、建設(shè)更好的美麗新家園的主要恢復(fù)重建內(nèi)容，同時也是評價恢復(fù)重建規(guī)劃落實情況的重要指標(biāo)。因此，基于恢復(fù)重建的總體規(guī)劃內(nèi)容和衛(wèi)星遙感監(jiān)測手段和能力，我們梳理形成了初步的衛(wèi)星遙感恢復(fù)重建監(jiān)測體系（表1）。主要包括城鄉(xiāng)居民住房、公共服務(wù)設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)環(huán)境、耕地等五部分內(nèi)容。

表1 衛(wèi)星遙感恢復(fù)重建監(jiān)測體系

在遙感恢復(fù)重建監(jiān)測體系框架下，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)可以定期開展災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建情況監(jiān)測，結(jié)合地面調(diào)查和網(wǎng)絡(luò)輿情，能夠?qū)崿F(xiàn)客觀、直觀地分析恢復(fù)重建規(guī)劃的實施進展情況，對恢復(fù)重建成果起到?jīng)Q策支持作用。

（一）城鄉(xiāng)居民住房重建監(jiān)測

重建監(jiān)測的城鄉(xiāng)居民住房一般包含農(nóng)村居民住房和城鎮(zhèn)居民住房等。重建城鄉(xiāng)居民住房一般包含原址重建和異地重建?；谛陆ǚ课莸目臻g分布特征和房屋的紋理特征，綜合利用災(zāi)中、災(zāi)后高分辨率光學(xué)遙感影像，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)輿情或者地面調(diào)查結(jié)果，對集中安置住房重建施工進度和完成情況開展動態(tài)監(jiān)測。

（二）公共服務(wù)設(shè)施重建監(jiān)測

重建的公共服務(wù)設(shè)施一般包含教育設(shè)施、醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)施和文化體育設(shè)施等?；趯W(xué)校、醫(yī)院、體育館、圖書館等公共服務(wù)設(shè)施的紋理特征和空間分布特征，綜合利用災(zāi)中、災(zāi)后中高分辨率光學(xué)遙感影像，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)輿情或地面調(diào)查結(jié)果，對公共服務(wù)設(shè)施的重建進度及完成情況開展動態(tài)遙感監(jiān)測。

（三）基礎(chǔ)設(shè)施重建監(jiān)測

重建監(jiān)測的基礎(chǔ)設(shè)施一般包含交通設(shè)施、水利設(shè)施和市政實施等?；诘缆?、橋梁、待處置堰塞湖等的紋理特征，綜合利用災(zāi)中、災(zāi)后的中高分辨率光學(xué)遙感影像，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)輿情或者地面調(diào)查，對基礎(chǔ)設(shè)施的恢復(fù)和重建進度及完成情況開展動態(tài)監(jiān)測。

（四）生態(tài)環(huán)境和耕地恢復(fù)監(jiān)測

重建監(jiān)測的生態(tài)環(huán)境包括自然保護區(qū)、森林和草原等?；谏帧⒉莸氐墓庾V特征、空間特征，綜合利用災(zāi)中、災(zāi)后的中分辨率光學(xué)遙感影像，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)輿情或者地面調(diào)查，對生態(tài)環(huán)境、耕地的恢復(fù)情況開展動態(tài)監(jiān)測。

除此之外，不同的重大自然災(zāi)害的恢復(fù)重建內(nèi)容具有各自的特點，比如：青海玉樹地震災(zāi)區(qū)人口中少數(shù)民族比重達到97%以上，其中藏族比重達到93%，擁有豐富的民族文化遺存，地域特點明顯，城鄉(xiāng)居民住房重建中包含農(nóng)牧民住房的恢復(fù)重建。因此，利用遙感技術(shù)開展大災(zāi)的恢復(fù)重建監(jiān)測，在框架體系之外，需要根據(jù)具體的災(zāi)害特點開展具有針對性的遙感監(jiān)測。

圖1 江蘇鹽城龍卷風(fēng)冰雹特大災(zāi)害災(zāi)后動態(tài)重建遙感監(jiān)測（孔蕩安置點）

典型案例

（一）江蘇鹽城龍卷風(fēng)特大災(zāi)害房屋重建監(jiān)測

2016年6月23日下午15時許，江蘇省鹽城市阜寧、射陽等地出現(xiàn)強雷電、短時強降雨、冰雹、雷雨大風(fēng)等強對流天氣，局地遭龍卷風(fēng)襲擊，阜寧縣新溝鎮(zhèn)等地出現(xiàn)34.6米/秒（12級）大風(fēng)，射陽海河鎮(zhèn)等地出現(xiàn)27.9米/秒（10級）大風(fēng)。此次災(zāi)害造成鹽城市阜寧縣、射陽縣4.6萬人受災(zāi)，99人死亡，846人因災(zāi)住院治療，3萬人緊急轉(zhuǎn)移安置，1.8萬間房屋倒塌，3.8萬間不同程度損壞。災(zāi)害發(fā)生后，黨中央、國務(wù)院和江蘇省委、省政府對災(zāi)后恢復(fù)重建工作進行了一系列決策部署，災(zāi)情基本穩(wěn)定后開始部署房屋恢復(fù)重建工作。江蘇省阜寧、射陽共建設(shè)集中安置區(qū)20處，其中阜寧縣16處，射陽縣4處。

我們利用2016年12月31日、2017年3月11日、2017年6月27日、2017年12月7日和2018年4月19日高分一號、高分二號衛(wèi)星對龍卷風(fēng)恢復(fù)重建區(qū)孔蕩集中安置點的房屋重建進度開展動態(tài)監(jiān)測（圖1），從圖中可以看出，災(zāi)后6個月內(nèi)集中安置點工程開工，9個月內(nèi)集中安置點完成結(jié)構(gòu)封頂，12個月內(nèi)完成主體建設(shè)。后續(xù)增加了集中安置點內(nèi)道路、綠化等相關(guān)配套工作。

（二）九寨溝7.0地震生態(tài)環(huán)境和道路恢復(fù)監(jiān)測

2018年8月8日21時19分，四川省阿壩州九寨溝縣（北緯33.2度，東經(jīng)103.82度）發(fā)生7.0級地震，震源深度20千米，震中距離九寨溝縣城35千米，距九寨溝核心景區(qū)5千米。震后發(fā)生多次余震，截至8月12日8時，中國地震臺網(wǎng)共監(jiān)測到余震總數(shù)29.3次，其中4級以上3次，3.0～3.9級26次，最大余震4.8級。截至11月統(tǒng)計，地震造成阿壩藏族羌族自治州九寨溝縣、若爾蓋縣、松潘縣和綿陽市平武縣21.66萬人受災(zāi)，29人死亡，1人失蹤，8.88萬人緊急轉(zhuǎn)移安置；5500余間房屋嚴(yán)重損壞，7.1萬間一般損壞；直接經(jīng)濟損失80.43萬元。

2017年11月，四川省政府正式印發(fā)了《“8·8”九寨溝地震災(zāi)后恢復(fù)重建總體規(guī)劃》，包含恢復(fù)重建的現(xiàn)有基礎(chǔ)、總體要求、空間布局、生態(tài)環(huán)境修復(fù)保護、地質(zhì)災(zāi)害防治、景區(qū)恢復(fù)提升和產(chǎn)業(yè)發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)重建、城鄉(xiāng)住房恢復(fù)重建和保障措施等九部分內(nèi)容。要求三年內(nèi)基本完成保護自然遺產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境、科學(xué)保護受損自然遺產(chǎn)點、恢復(fù)受損林草植被生態(tài)環(huán)境修復(fù)保護任務(wù)，形成“一核、兩中心、三軸線、多點聯(lián)動、整體提升”的發(fā)展格局。

我們利用災(zāi)中2017年8月16日高分一號衛(wèi)星影像和災(zāi)后2018年3月1日高分一號衛(wèi)星影像（圖2），對九寨溝景區(qū)五花海和熊貓海間道路恢復(fù)情況遙感監(jiān)測。從圖中可以看出，災(zāi)后6個月時間內(nèi)道路已經(jīng)恢復(fù)通行。熊貓海和五花海西側(cè)滑坡區(qū)域植被已經(jīng)部分恢復(fù)。后續(xù)還將利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)開展持續(xù)監(jiān)測。

圖2 九寨溝景區(qū)五花海和熊貓海間道路恢復(fù)情況遙感監(jiān)測

結(jié)束語

災(zāi)后恢復(fù)重建關(guān)系到災(zāi)區(qū)群眾的切身利益和災(zāi)區(qū)的長遠發(fā)展，意義重大、影響深遠且任務(wù)艱巨。衛(wèi)星遙感技術(shù)一方面可以實現(xiàn)對大災(zāi)恢復(fù)重建總體規(guī)劃實施情況進行客觀評價，成為災(zāi)區(qū)恢復(fù)力和資源環(huán)境承載力評價手段之一，對恢復(fù)重建開展后效評價；另一方面能夠?qū)謴?fù)重建規(guī)劃編制的技術(shù)體系和規(guī)程提出建議。目前，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)開展恢復(fù)重建監(jiān)測處于起步階段，后續(xù)應(yīng)不斷豐富監(jiān)測手段和方法、完善監(jiān)測體系和內(nèi)容，優(yōu)化監(jiān)測內(nèi)容的表現(xiàn)形式，更好地服務(wù)于決策支持。