遙望大地感知災害的太空之眼
——解讀近十年來我國遙感衛(wèi)星國內(nèi)外應急救災情況

文/ 鄭恩紅

▲東海撞船溢油事故

▲高分一號衛(wèi)星2019年5月份衛(wèi)星過境計算結(jié)果

目前，我國正值雨季各種自然災害多發(fā)時節(jié)。在自然災害的預警及救援中，衛(wèi)星發(fā)揮著越來越重要的作用。特別是近十年來，我國災害監(jiān)測遙感衛(wèi)星數(shù)量、種類顯著增加，在軌對地觀測衛(wèi)星數(shù)量達100余顆，風云、海洋、資源、環(huán)境減災、高分等遙感衛(wèi)星已具備一定的業(yè)務化服務能力，在國內(nèi)外減災救災中取得了明顯成效，發(fā)揮著越來越重要的作用。

關鍵時刻離不開它

“要深刻認識遙感技術在新時代應急管理中的獨特作用，統(tǒng)籌國內(nèi)外衛(wèi)星資源，充分發(fā)揮遙感技術在應急管理、安全生產(chǎn)、防災減災救災中的重要支撐作用?！?月19日，國家應急管理部召開部衛(wèi)星工作領導小組第一次全體會議作出這樣的明確要求。

近年來，遙感衛(wèi)星對地觀測技術被廣泛應用于氣象、海洋、測繪、環(huán)境監(jiān)測等領域，成為對各類災害進行預報和評估的利器，每年挽回自然災害損失達數(shù)百億美元。

“看這個，全國現(xiàn)在有這些地方在著火。”全國政協(xié)委員、國家大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星工程應用系統(tǒng)副總設計師、中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心業(yè)務科技處處長張興贏指著手機上的衛(wèi)星遙感實時圖像說道，“衛(wèi)星是24小時不休息的‘眼睛’，什么都能看到，哪怕是很小的著火點?！?/p>

通俗地理解，遙感衛(wèi)星就是幫助人們從天上遙遠地感知地面的“眼睛”。這些不知疲倦的“眼睛”高掛太空，“遙望”大地，拍攝傳回臺風運動、水體污染、森林大火、洪水泛濫、地震破壞等的近實時圖像和照片，各類災害均能一覽無余。

2018年1月6日晚8時左右，北京的夜格外寒冷，長江口以東約290公里處發(fā)生東海撞船溢油事故。在風、海流共同作用下，失事油輪開始向西北方向漂移，撞船后油的走向問題引起重大關注。

這種情況下，衛(wèi)星是最佳的應急手段。收到通知后，中國資源衛(wèi)星應用中心立即啟動應急機制調(diào)動遙感衛(wèi)星，及時安排成像，第一時間呈現(xiàn)處理結(jié)果，海洋衛(wèi)星中心的專家則據(jù)此判斷溢油的面積以及未來的大致走向。

時間緊急，過程復雜。衛(wèi)星應用中心不僅需要知道有哪些衛(wèi)星經(jīng)過事發(fā)點上方，而且需要刪除原有指令，注入新的指令。刪除指令意味著原有的成像暫停，需要通知地面接收站取消原有的任務和計劃，通知新的接收計劃。

指令的刪除與重置需要通過測控站操作，前提是衛(wèi)星必須處于測控范圍內(nèi)。雷達衛(wèi)星成像時間是在早上6點和晚上6點，成像數(shù)據(jù)接收之后還需要進行處理，因此中國資源衛(wèi)星應用中心運行事業(yè)部的相關工作人員需要在特定的時間點才能開展工作，早上6點前必須到位，晚上8點左右才能離開。

▲衛(wèi)星遙感監(jiān)測金沙江滑坡形成堰塞湖

整個事件的應急觀測周期相當漫長，從1月6日直到5月底才結(jié)束，持續(xù)了近5個月的時間，幾乎沒有喘息。類似的例子不勝枚舉。

“遙感衛(wèi)星居高臨下，俯瞰大地，提供了另一種看目標的方式，是對人類觀測目標的一個有益補充，尤其在應急救災方面的作用不可替代?！敝袊Y源衛(wèi)星應用中心遙感運行事業(yè)部部長曾湧說。

應急救災有多種手段，衛(wèi)星觀測是其中重要的手段之一。災害發(fā)生之后，能夠及時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)受災的情況，據(jù)此來組織人員、財產(chǎn)的轉(zhuǎn)移以及進行傷亡評估。此外，更重要的是，衛(wèi)星每天都處于運行和成像狀態(tài)，因此有一整套豐富的歷史數(shù)據(jù)作為參考和支撐，有了比較對象，就可以對災害嚴重程度和影響程度進行評估。

“衛(wèi)星有著自己不可替代的特殊性，運行軌道相對固定，一個周期范圍內(nèi)就可以把全國乃至全球覆蓋一遍，周而復始，就有海量的歷史數(shù)據(jù)。”曾湧說，“通過遙感的技術手段或途徑，進行分類對比，從中發(fā)現(xiàn)變化?！?/p>

應急救災漸顯成效

我國在遙感衛(wèi)星應用方面起步晚，發(fā)展快。十年前，衛(wèi)星數(shù)量不足，對于應急救災領域的應用缺乏深入認識。如今，利用遙感衛(wèi)星進行應急救災已經(jīng)成為新常態(tài)。

經(jīng)過近十年的探索與發(fā)展，我國在衛(wèi)星遙感應急救災中取得了明顯成效。眼下，遙感衛(wèi)星在應急救災方面發(fā)揮著愈加重要的作用，這與衛(wèi)星資源、應急機制等都息息相關。

▲雅安蘆山縣太平鎮(zhèn)房屋損毀評估

▲雅安蘆山縣縣城地震房屋倒塌航空遙感監(jiān)測結(jié)果

▲森林火災遙感分享展示

隨著我國災害監(jiān)測國產(chǎn)衛(wèi)星資源日益豐富，國產(chǎn)遙感衛(wèi)星支撐應急救災的能力明顯增強。據(jù)應急管理部國家減災中心的統(tǒng)計，2008年汶川地震期間，獲取的22種災后衛(wèi)星數(shù)據(jù)中僅有23%為國產(chǎn)遙感數(shù)據(jù)。

而現(xiàn)在，針對重特大自然災害，獲取的多尺度災后國產(chǎn)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的種類、數(shù)量、質(zhì)量等均有大幅提升。以2018年10月～11月金沙江白格滑坡為例，災后國產(chǎn)遙感衛(wèi)星監(jiān)測數(shù)據(jù)在獲取種類和數(shù)量上均達90%以上。

遙感衛(wèi)星數(shù)量增多的同時，還建立了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)獲取機制，遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取時效性顯著提升。較十年前以天為計算的災害遙感應急監(jiān)測時效，目前高分辨率遙感應急監(jiān)測時效已提高到最快6小時，中分辨率高分四號衛(wèi)星應急監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取時效已提升到最快3小時以內(nèi)。

此外，相關業(yè)務運行模式和技術流程日益清晰，應急管理部國家減災中心建立了常規(guī)和應急業(yè)務模式，并形成相應的遙感應用產(chǎn)品和技術流程。針對重特大自然災害，建立了“天-空-地-現(xiàn)場”災害損失實物量遙感評估業(yè)務，遙感監(jiān)測評估指標日趨完善，綜合評估時效提高約5倍。

資源衛(wèi)星應用中心遙感運行事業(yè)部主要負責調(diào)度在軌衛(wèi)星資源并向各用戶部門提供衛(wèi)星圖像資料。最初僅限于利用衛(wèi)星開展具體的監(jiān)測，如2008年的南方雪災、汶川地震等，雖然利用衛(wèi)星資源進行救災，但因在軌衛(wèi)星資源少、流程不夠清晰，與應急要求仍舊有些差距。經(jīng)過2013年雅安地震的洗禮，積累了一些經(jīng)驗，逐漸形成一套利用衛(wèi)星進行減災救災的體制、機制，實現(xiàn)了整體上一個大跨步。

已經(jīng)在資源衛(wèi)星應用中心遙感運行事業(yè)部工作十多年的研究員陳衛(wèi)榮，對此深有感觸。2013年雅安地震發(fā)生后，她和她的團隊嘗試通過建立衛(wèi)星應急調(diào)度機制、數(shù)據(jù)快速處理與共享機制以及用戶溝通機制來提供應急服務。他們大致摸索出一套流程，比如在應急時，如何調(diào)動衛(wèi)星，如何跟用戶聯(lián)系，如何分享數(shù)據(jù)，之前無序的狀態(tài)開始大有改善。

▲雅安蘆山縣7.0級大地震的地質(zhì)構造解析圖

最近幾年，步入一個嶄新的時代，衛(wèi)星資源在救災時被更廣泛地應用，應急救災頻率也隨著提高，從之前的一年幾起到現(xiàn)在每年最多甚至高達40次。一年有200天左右處于應急救援狀態(tài)，應急服務成為新常態(tài)，建立了7×24小時的值班機制，時刻準備著應急機制的啟動。

更注重災前預警監(jiān)測能力

“衛(wèi)星遙感技術應該參與全鏈條應急管理工作?！睆埮d贏表示，他此前參與過臺風“山竹”的氣象預報監(jiān)測工作和金沙江白格堰塞湖處置衛(wèi)星監(jiān)測工作。

目前我國遙感衛(wèi)星在應急救災事件中所發(fā)揮的作用不僅僅是災害發(fā)生后提供衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，它同樣在災前的預警中發(fā)揮作用，只不過并不同于傳統(tǒng)意義上所理解的預測。

“自然災害的發(fā)生并非毫無征兆，它是一個漸變的過程，表現(xiàn)為時間軸上系列變化的累計結(jié)果?！标愋l(wèi)榮介紹。遙感衛(wèi)星通過預先對災害高發(fā)地特定時期的重點監(jiān)控，實現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)早預防，進而達到防災減災的目的。

陳衛(wèi)榮手頭的一張匯總表格，使得2019年陸地觀測衛(wèi)星應急數(shù)據(jù)服務情況一目了然。表格中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計截止到4月底，短短的4個月時間內(nèi)就已經(jīng)有30多項任務，其中不少是事先預防性的監(jiān)測，“火災監(jiān)測”“洪水監(jiān)測”等字眼不斷映入眼簾。

就拿洪水監(jiān)測來說，春季隨著氣溫逐漸升高，會有河流解凍、高山積雪融化等自然現(xiàn)象，但也伴隨著隱患?！靶陆谘┬院樗O(jiān)測”的任務從3月7日開始，到6月中旬才結(jié)束，仍在進行中。

應急管理部國家減災中心相關負責人表示，為適應新時代應急管理工作新定位、新要求，滿足全天候、全天時、全要素、全球化服務的災害監(jiān)測業(yè)務需求，災害遙感應用從注重災后監(jiān)測評估向注重災前風險監(jiān)測轉(zhuǎn)變。

同時，應急管理部提出，要加快編制應急管理衛(wèi)星發(fā)展規(guī)劃，要在體制機制上積極探索創(chuàng)新，整合各部門衛(wèi)星工作職責，建立健全自主可控、資源統(tǒng)籌、調(diào)度靈活、運轉(zhuǎn)高效、多方參與的工作機制和對外協(xié)作機制，要加快推進衛(wèi)星應用工作，加強遙感應用與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術的融合，打造面向多災種、全過程和多要素的立體監(jiān)測能力，實現(xiàn)從災后觀測分析向災前風險預警的業(yè)務轉(zhuǎn)型。

國際舞臺上大顯身手

實際上，中國的遙感衛(wèi)星不僅參與了國內(nèi)的災害監(jiān)測和減災救災，還邁出國門，服務世界。其中，中國國家航天局作為正式成員，代表我國參加空間與重大災害國際憲章（CHARTER）組織就是其中的典型代表。

▲云南省安寧市森林火災損失評估專題圖

▲CHARTER機制運行圖

CHARTER組織就像是一個國際減災救災互助互惠俱樂部，加入這個組織首先得有自己的衛(wèi)星。空間與重大災害國際憲章中國國家航天局執(zhí)行秘書王志剛這樣描述：“急你所急，供你所需，17個成員國利用自己的衛(wèi)星為全球的8種常見自然災害和2類重大災害提供全天候?qū)崟r的應急數(shù)據(jù)提供服務?！表憫臑暮︻愋陀械卣?、洪水、臺風、滑坡、泥石流等自然災害和海上溢油監(jiān)測，突發(fā)性工業(yè)污染等重大災害。

CHARTER組織是政府間的國際組織，主要目的是利用各成員國的衛(wèi)星為全球重大災害提供及時的數(shù)據(jù)響應服務。目前有34顆衛(wèi)星在軌運行，這是一個非常強大的國際減災救災衛(wèi)星虛擬星座，當全球任何一個地方有災害時，根據(jù)需要，可以申請所有衛(wèi)星對同一個地點進行成像，所以響應速度非?？臁＝刂两衲?月底已經(jīng)為全球129個國家提供了超過600次的服務。年平均啟動50次左右，能夠涵蓋全球一半以上的重大災害。

當中國有災害的時候，該組織中的各國衛(wèi)星都會為中國提供衛(wèi)星服務；當其他國家有災害的時候，中國衛(wèi)星也要為之服務?！斑@是一個國際大舞臺，是樹立航天大國形象的一個很好的平臺?！蓖踔緞傉f。

近年來隨著我國國力增強、空間基礎設施建設的逐步實施，我國有越來越多的衛(wèi)星加入值班衛(wèi)星的行列，為國外提供幫助，已經(jīng)為30多個國家提供了中國衛(wèi)星的應急數(shù)據(jù)服務，僅2017年一年就提供了14次衛(wèi)星應急成像服務。

過去我國加入的值班衛(wèi)星數(shù)量少，對災害響應的速度不夠快，如今我國值班衛(wèi)星數(shù)量增多，數(shù)據(jù)質(zhì)量大幅度提高，被采納率增大，大大提升了中國航天在國際上的形象，彰顯航天大國的責任擔當，提升了話語權。

“航天大國的形象要靠點點滴滴來樹立，從腳下一步步做起，讓其他成員和受災國家感受到中國實實在在的貢獻，用實力來獲得認可。”王志剛深有感觸。

我國于2007年加入CHARTER組織，十多年來，該組織共為我國重大災害提供了25次應急請求服務，在汶川地震、玉樹地震、甘肅舟曲泥石流等重大自然災害中發(fā)揮了巨大的作用。當時我國只有1顆值班衛(wèi)星，現(xiàn)在，我國已經(jīng)有高分三號、四號和風云三號等6顆衛(wèi)星列入值班衛(wèi)星。最近一年來，CHARTER組織對我國衛(wèi)星數(shù)據(jù)的需求不斷增加，國際同行對我國的衛(wèi)星的貢獻充分肯定，寄予厚望。

2020年4月～10月，中國將再一次擔任輪值主席國，負責CHARTER組織的運行工作，用更多的中國衛(wèi)星為國際災害監(jiān)測和應急服務貢獻更大力量。

▲衛(wèi)星遙感監(jiān)測森林火災

▲菲律賓“海燕”臺風監(jiān)測

▲印尼洛司馬威