衛(wèi)星遙感應(yīng)急管理應(yīng)用框架

文 | 李素菊 劉明 和海霞 劉明博應(yīng)急管理部國(guó)家減災(zāi)中心

一、引言

災(zāi)害及其風(fēng)險(xiǎn)是人類面臨的共同挑戰(zhàn)，空間維度分布范圍廣、類型多、影響復(fù)雜，時(shí)間維度具有孕育發(fā)生發(fā)展演變規(guī)律和不同頻次出現(xiàn)的特點(diǎn)。衛(wèi)星遙感的宏觀、動(dòng)態(tài)、綜合、長(zhǎng)時(shí)間序列地球觀測(cè)優(yōu)勢(shì)與災(zāi)害的時(shí)空演變特點(diǎn)高度契合，自1972年世界上第一顆地球觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)射運(yùn)行以來(lái)，應(yīng)急管理一直是重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。近年來(lái)隨著遙感衛(wèi)星數(shù)量迅猛增加和衛(wèi)星遙感技術(shù)不斷發(fā)展，衛(wèi)星遙感已經(jīng)成為世界各國(guó)防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)急管理的重要支撐?！稖p輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)仙臺(tái)框架2015-2030》明確提出充分利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和技術(shù)加強(qiáng)理解災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，2000年以來(lái)全球和區(qū)域?qū)用娉霈F(xiàn)多個(gè)衛(wèi)星減災(zāi)合作機(jī)制，如聯(lián)合國(guó)災(zāi)害管理與應(yīng)急反應(yīng)天基信息平臺(tái)、空間與重大災(zāi)害國(guó)際憲章、全球地球觀測(cè)組織仙臺(tái)減災(zāi)框架優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域、歐盟哥白尼應(yīng)急管理服務(wù)，美國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)家均依托其本國(guó)衛(wèi)星資源并結(jié)合其他開放衛(wèi)星資源建立衛(wèi)星應(yīng)急管理信息服務(wù)平臺(tái)。隨著衛(wèi)星遙感與信息化技術(shù)的融合創(chuàng)新發(fā)展，衛(wèi)星應(yīng)急管理應(yīng)用日趨科學(xué)、精準(zhǔn)并呈現(xiàn)全球化監(jiān)測(cè)、全過(guò)程覆蓋和智能化服務(wù)趨勢(shì)。

我國(guó)是世界上自然災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，同時(shí)也是航天大國(guó)，目前在軌遙感衛(wèi)星數(shù)量位居世界第二，一貫高度重視衛(wèi)星應(yīng)用支撐應(yīng)急管理工作。20世紀(jì)90年代以來(lái)，伴隨著我國(guó)應(yīng)急管理能力的不斷提升和衛(wèi)星遙感技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，衛(wèi)星遙感在應(yīng)急管理領(lǐng)域的應(yīng)用也經(jīng)歷了從科學(xué)研究到形成業(yè)務(wù)支撐能力并不斷完善發(fā)展的過(guò)程。特別是2018年應(yīng)急管理部組建，整合了11個(gè)部門的13項(xiàng)職責(zé)，業(yè)務(wù)涉及防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)、安全生產(chǎn)和應(yīng)急救援等領(lǐng)域，正在大力推進(jìn)國(guó)家應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化，極大推動(dòng)了衛(wèi)星遙感在該領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。

二、衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用發(fā)展歷程

我國(guó)的衛(wèi)星應(yīng)急管理應(yīng)用是與國(guó)家空間技術(shù)和大災(zāi)應(yīng)急實(shí)踐相伴發(fā)展的，記錄了汶川地震等重特大災(zāi)害發(fā)生發(fā)展的歷史，也見證了國(guó)家災(zāi)害管理工作從救災(zāi)到應(yīng)急管理的巨大轉(zhuǎn)變（圖1）。國(guó)家應(yīng)急管理需求是衛(wèi)星應(yīng)用發(fā)展?fàn)恳?，自?十一五”起，國(guó)家綜合防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃就將衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用作為重要內(nèi)容，先后提出衛(wèi)星減災(zāi)建設(shè)工程、環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星星座建設(shè)工程和民用空間基礎(chǔ)設(shè)施減災(zāi)應(yīng)用系統(tǒng)工程等重大項(xiàng)目，統(tǒng)籌推進(jìn)防災(zāi)減災(zāi)衛(wèi)星與應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)。國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星資源是應(yīng)急管理應(yīng)用發(fā)展驅(qū)動(dòng)，自1988年我國(guó)發(fā)射第一顆國(guó)產(chǎn)氣象衛(wèi)星風(fēng)云一號(hào)以來(lái)，經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展，目前已經(jīng)形成氣象、海洋、資源、環(huán)境減災(zāi)、高分等多個(gè)系列民用衛(wèi)星，為應(yīng)急管理應(yīng)用提供了豐富的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)資源，特別是2008年環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座A、B（簡(jiǎn)稱環(huán)境減災(zāi)一號(hào)A、B, HJ-1A/B）和2011年環(huán)境減災(zāi)一號(hào)C衛(wèi)星的相繼發(fā)射與減災(zāi)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)行，開啟了衛(wèi)星減災(zāi)業(yè)務(wù)化建設(shè)歷程。針對(duì)重大災(zāi)害應(yīng)急高時(shí)效需求，應(yīng)急管理部國(guó)家減災(zāi)中心還建立民用、商業(yè)和國(guó)際等衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取機(jī)制，可協(xié)調(diào)獲取數(shù)十顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)重大災(zāi)害的動(dòng)態(tài)觀測(cè)能力[1-2]。

圖1 衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用發(fā)展歷程示意圖

我國(guó)的衛(wèi)星應(yīng)急管理應(yīng)用根據(jù)衛(wèi)星資源和支撐能力可以分為四個(gè)階段：第一階段環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星發(fā)射之前，以國(guó)際衛(wèi)星資源為主，應(yīng)用以大災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)科研為主，尚未形成穩(wěn)定業(yè)務(wù)支撐能力；第二階段依托環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星及其應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，初步形成減災(zāi)應(yīng)用體系，并初步搭建業(yè)務(wù)體系，形成重大災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估產(chǎn)品業(yè)務(wù)服務(wù)能力，應(yīng)急觀測(cè)時(shí)效平均2～3天；第三階段依托高分衛(wèi)星和高分災(zāi)害監(jiān)測(cè)與服務(wù)示范系統(tǒng)一期項(xiàng)目，形成高分災(zāi)害監(jiān)測(cè)服務(wù)能力，減災(zāi)應(yīng)用產(chǎn)品體系、業(yè)務(wù)模式、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)體系更加完善，衛(wèi)星應(yīng)急觀測(cè)時(shí)效平均1天一次；第四階段，應(yīng)急管理部成立以來(lái)，著力強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和應(yīng)急救援應(yīng)用，進(jìn)一步創(chuàng)新完善衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源獲取機(jī)制、產(chǎn)品體系和技術(shù)流程，初步形成應(yīng)急管理全過(guò)程監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體系，針對(duì)重大災(zāi)害事故實(shí)現(xiàn)中分辨率小時(shí)級(jí)應(yīng)急監(jiān)測(cè)和高分辨率平均每天2次動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力[3]。

重大災(zāi)害應(yīng)對(duì)需要衛(wèi)星遙感信息支撐，也推動(dòng)了衛(wèi)星應(yīng)用能力提升，經(jīng)歷了衛(wèi)星資源從依靠國(guó)際衛(wèi)星到國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星為主，服務(wù)業(yè)務(wù)從災(zāi)后評(píng)估為主到應(yīng)急管理全過(guò)程的轉(zhuǎn)化。2008年汶川地震應(yīng)急期間，國(guó)家減災(zāi)中心協(xié)調(diào)了來(lái)自12個(gè)國(guó)家24顆衛(wèi)星的1000多幅影像，開展了100余期的災(zāi)害監(jiān)測(cè)與損失評(píng)估產(chǎn)品服務(wù)，創(chuàng)造了針對(duì)一次大災(zāi)全球衛(wèi)星應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量的紀(jì)錄[4]；2010年玉樹地震和舟曲泥石流災(zāi)害應(yīng)對(duì)期間，利用環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星和國(guó)際高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過(guò)空天地協(xié)同開展災(zāi)害范圍和房屋等實(shí)物量損毀精細(xì)監(jiān)測(cè)評(píng)估；2014年魯?shù)榈卣鹌陂g，利用環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星和高分一號(hào)衛(wèi)星，一周之內(nèi)完成災(zāi)區(qū)滑坡、堰塞湖等次生災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估工作；2018年10-11月利用國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星對(duì)雅魯藏布江和金沙江的滑坡災(zāi)害每天平均2次針對(duì)災(zāi)區(qū)開展堰塞體、上游堰塞湖范圍、救援場(chǎng)景和下游受災(zāi)情況等開展動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)于1天的高分辨應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力；2019年山西沁源森林火災(zāi)和2020年四川木里火災(zāi)利用國(guó)產(chǎn)多源衛(wèi)星針對(duì)全災(zāi)區(qū)開展平均2～3小時(shí)的熱異常區(qū)域、火點(diǎn)、火線、過(guò)火面積等的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)最快從數(shù)據(jù)申請(qǐng)到產(chǎn)品服務(wù)優(yōu)于2小時(shí)的應(yīng)急服務(wù)能力。

三、衛(wèi)星遙感應(yīng)急管理應(yīng)用框架

1. 應(yīng)急管理應(yīng)用需求

應(yīng)急管理業(yè)務(wù)覆蓋范圍廣、涉及領(lǐng)域多、時(shí)效要求高、信息要求精，與衛(wèi)星遙感的宏觀、綜合、動(dòng)態(tài)和精準(zhǔn)觀測(cè)特點(diǎn)相契合。應(yīng)急管理空間范圍不但覆蓋我國(guó)全境，還承擔(dān)國(guó)際救援職責(zé)，需要掌握全球國(guó)際災(zāi)害事件信息，需要利用衛(wèi)星遙感進(jìn)行大范圍和全球化觀測(cè)。應(yīng)急業(yè)務(wù)涉及森林草原火災(zāi)、洪澇、干旱、地震、地質(zhì)等自然災(zāi)害防治，危化品、煤礦、非煤礦山、尾礦庫(kù)等安全生產(chǎn)重點(diǎn)領(lǐng)域監(jiān)管，應(yīng)急力量、資源指揮調(diào)度與組織保障等，需要利用多源衛(wèi)星遙感對(duì)各領(lǐng)域要素進(jìn)行識(shí)別與監(jiān)測(cè)。針對(duì)災(zāi)害事故的應(yīng)急處置，時(shí)效是第一要求，特別是在人員和地面通信難以到達(dá)的區(qū)域，第一時(shí)間獲取災(zāi)區(qū)衛(wèi)星遙感信息，快速判斷災(zāi)害情況是科學(xué)應(yīng)急響應(yīng)的基礎(chǔ)，應(yīng)急救援過(guò)程中也需要對(duì)災(zāi)區(qū)態(tài)勢(shì)進(jìn)行全景動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，要求多星協(xié)同動(dòng)態(tài)對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行全天候、全天時(shí)監(jiān)測(cè)。精準(zhǔn)應(yīng)急管理要求信息的高精度和準(zhǔn)確性，特別是對(duì)重大風(fēng)險(xiǎn)和隱患的識(shí)別與預(yù)測(cè)，需要對(duì)變化的敏感監(jiān)測(cè)和發(fā)展趨勢(shì)的定量判定，要求長(zhǎng)時(shí)間序列和新型遙感手段的精細(xì)感知應(yīng)用。

2. 應(yīng)用體系框架

衛(wèi)星遙感應(yīng)用是應(yīng)急管理信息化發(fā)展的組成部分，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。從框架總體來(lái)看，需要功能包含信息化全流程，內(nèi)容覆蓋應(yīng)急管理全領(lǐng)域，建設(shè)運(yùn)行需要衛(wèi)星資源、軟硬件設(shè)施與軟環(huán)境保障。從流程角度包含數(shù)據(jù)獲取到產(chǎn)品服務(wù)全鏈路各環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)包括數(shù)據(jù)獲取、處理、管理等數(shù)據(jù)治理內(nèi)容，為應(yīng)用提供有效數(shù)據(jù)支撐；信息環(huán)節(jié)包括提取、分析和綜合研判等過(guò)程，是應(yīng)用的核心內(nèi)容；產(chǎn)品環(huán)節(jié)包括產(chǎn)品生產(chǎn)、服務(wù)與用戶管理等內(nèi)容，是應(yīng)用的成果體現(xiàn)。從業(yè)務(wù)內(nèi)容角度覆蓋要素監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、應(yīng)急監(jiān)測(cè)和恢復(fù)重建監(jiān)測(cè)全過(guò)程，分別直接支撐風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)急處置和救助保障等應(yīng)急管理業(yè)務(wù)，服務(wù)于國(guó)家應(yīng)急管理能力建設(shè)和全球減災(zāi)框架。運(yùn)行保障方面，應(yīng)急專用衛(wèi)星或共享資源數(shù)據(jù)源是應(yīng)用的輸入和基礎(chǔ)，軟硬件設(shè)施是應(yīng)用的承載與支撐，相應(yīng)的技術(shù)體系、產(chǎn)品體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和機(jī)制保障是業(yè)務(wù)運(yùn)行的軟環(huán)境保障。衛(wèi)星遙感應(yīng)急管理應(yīng)用框架見圖2。

圖2 衛(wèi)星遙感應(yīng)急管理應(yīng)用框架

3、衛(wèi)星遙感應(yīng)急管理應(yīng)用與服務(wù)

衛(wèi)星遙感可為防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)、安全生產(chǎn)和應(yīng)急救援管理提供全過(guò)程監(jiān)測(cè)信息支撐。常態(tài)條件下，利用應(yīng)急管理衛(wèi)星、高分、資源等衛(wèi)星數(shù)據(jù)和開放衛(wèi)星數(shù)據(jù)定期開展要素監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和恢復(fù)重建監(jiān)測(cè)；應(yīng)急條件下，利用應(yīng)急管理衛(wèi)星數(shù)據(jù)和其他協(xié)調(diào)獲取的數(shù)據(jù)資源，開展動(dòng)態(tài)災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)，為國(guó)家應(yīng)急管理提供支撐的同時(shí)也服務(wù)于國(guó)際減災(zāi)合作。

1）防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)應(yīng)用。一是支持開展全國(guó)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查，可提供統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)的全國(guó)陸域亞米級(jí)衛(wèi)星影像作為調(diào)查底圖，結(jié)合特征解譯及人工智能技術(shù)進(jìn)行典型要素識(shí)別提取，作為地面調(diào)查的補(bǔ)充與校核；二是基于多源信息匯聚綜合、同化耦合和時(shí)空趨勢(shì)分析技術(shù)方法開展多災(zāi)種災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)綜合監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)區(qū)域特定風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)監(jiān)測(cè)和應(yīng)急過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；三是針對(duì)各類自然災(zāi)害的發(fā)生位置、影響范圍、影響要素和發(fā)展態(tài)勢(shì)開展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；四是針對(duì)重大災(zāi)害受災(zāi)區(qū)域可定期開展長(zhǎng)時(shí)間序列恢復(fù)重建和生態(tài)、社會(huì)恢復(fù)情況監(jiān)測(cè)。

2）安全生產(chǎn)應(yīng)用。衛(wèi)星遙感可為安全生產(chǎn)隱患排查、風(fēng)險(xiǎn)防控、安全監(jiān)管及事故災(zāi)難應(yīng)急提供信息支持。一是針對(duì)?；飞a(chǎn)安全，可利用高分辨率光學(xué)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)全國(guó)危化企業(yè)及典型設(shè)施空間格局，化工企業(yè)、油儲(chǔ)庫(kù)周邊及輸油管線兩側(cè)安全距離范圍內(nèi)的重點(diǎn)目標(biāo)類型、位置、分布、數(shù)量等；二是針對(duì)礦山安全生產(chǎn)監(jiān)管，可通過(guò)礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，識(shí)別人為活動(dòng)信息，對(duì)企業(yè)開工情況進(jìn)行監(jiān)管，利用差分干涉合成孔徑雷達(dá)（SAR）技術(shù)監(jiān)測(cè)礦山地表形變情況，利用紅外探測(cè)煤礦自燃等；三是針對(duì)事故災(zāi)難，通過(guò)爆炸事故前后影像對(duì)比，確定爆炸范圍、影響設(shè)施及動(dòng)態(tài)變化情況，還可針對(duì)尾礦庫(kù)溢出或潰壩位置、影響范圍及動(dòng)態(tài)變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3）應(yīng)急救援應(yīng)用。應(yīng)急救援需要多星協(xié)同、多方聯(lián)動(dòng)，在最短時(shí)間內(nèi)獲得全場(chǎng)景全過(guò)程信息，為應(yīng)急救援實(shí)施提供信息保障。在具體應(yīng)用上，一是結(jié)合三維數(shù)字地球模型和多源多時(shí)相衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)行救援場(chǎng)景構(gòu)建和實(shí)景動(dòng)態(tài)信息更新，為應(yīng)急救援指揮決策提供直觀信息支撐；二是針對(duì)人員尚未到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程通信終端的極端情況，基于災(zāi)后災(zāi)區(qū)遙感監(jiān)測(cè)信息，初步判定重災(zāi)區(qū)和救援重點(diǎn)區(qū)域；三是救援過(guò)程中可開展災(zāi)區(qū)及周邊救援裝備與物資分布及動(dòng)態(tài)變化情況監(jiān)測(cè)，為物資調(diào)配提供信息服務(wù)；四是針對(duì)應(yīng)急救援過(guò)程，可利用動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)信息開展宏觀態(tài)勢(shì)分析與研判。

4）全球監(jiān)測(cè)服務(wù)。衛(wèi)星遙感具有全球化監(jiān)測(cè)能力，為全球?yàn)?zāi)害監(jiān)測(cè)服務(wù)奠定了基礎(chǔ)。國(guó)家減災(zāi)中心是全球衛(wèi)星應(yīng)急機(jī)制的組成部分，已經(jīng)為全球30多個(gè)國(guó)家的50多次重大災(zāi)害提供衛(wèi)星應(yīng)急監(jiān)測(cè)服務(wù)，其中應(yīng)急管理部組建以來(lái)已為13個(gè)國(guó)家的13場(chǎng)重大災(zāi)害開展監(jiān)測(cè)服務(wù)。隨著國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星資源增加，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)際服務(wù)能力：一是在全球衛(wèi)星影像積累基礎(chǔ)上，針對(duì)特定國(guó)家或區(qū)域及時(shí)更新高分辨率國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星影像，可作為合作資源之一；二是基于人工智能等技術(shù)，針對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)典型要素和應(yīng)急管理典型目標(biāo)進(jìn)行提取分析與監(jiān)測(cè)，為應(yīng)急管理國(guó)際救援提供信息支持；三是針對(duì)全球重大災(zāi)害，積極通過(guò)多雙邊合作機(jī)制開展全球服務(wù)，在發(fā)揮國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星效益的同時(shí)，積極支持全球衛(wèi)星減災(zāi)框架，服務(wù)于“一帶一路”倡議。

四、衛(wèi)星遙感應(yīng)急管理應(yīng)用實(shí)踐

1. 多災(zāi)種綜合風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)

針對(duì)我國(guó)自然災(zāi)害分布廣、種類多和經(jīng)常存在多災(zāi)并發(fā)連發(fā)的特點(diǎn)，匯聚相關(guān)部門發(fā)布的森林火災(zāi)、山洪、暴雨等災(zāi)害預(yù)警信息可以發(fā)現(xiàn)災(zāi)害多發(fā)并發(fā)區(qū)域，利用美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）火災(zāi)信息管理系統(tǒng)發(fā)布的熱異常信息和火險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行疊加分析，可確定森林火災(zāi)重點(diǎn)觀測(cè)區(qū)域；利用高分四號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)森林火險(xiǎn)區(qū)的熱異常點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可進(jìn)一步核實(shí)確認(rèn)火情信息，并對(duì)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研判。考慮不同季節(jié)，針對(duì)海冰、冰凌、地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)、典型水體、重要基礎(chǔ)設(shè)施等風(fēng)險(xiǎn)重點(diǎn)關(guān)注區(qū)，利用高分衛(wèi)星開展定期監(jiān)測(cè)，可及時(shí)識(shí)別變化，發(fā)現(xiàn)異常，為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警防范提供有效信息。全國(guó)綜合災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)圖見圖3。

圖3 全國(guó)綜合災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)圖（2019年2月11日）

2. 災(zāi)害事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)

利用多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)可針對(duì)自然災(zāi)害和安全生產(chǎn)事故及救援過(guò)程開展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。如森林火災(zāi)方面可對(duì)森林資源狀態(tài)、火點(diǎn)識(shí)別、火情態(tài)勢(shì)、過(guò)火范圍、發(fā)展趨勢(shì)及恢復(fù)情況的全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，圖4是針對(duì)2020年5月四川涼山州森林火災(zāi)開展的全過(guò)程遙感監(jiān)測(cè)。針對(duì)防汛抗旱應(yīng)用，洪澇災(zāi)害可利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)洪澇范圍、受影響建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施、洪澇范圍變化與恢復(fù)情況，圖5是利用災(zāi)前的高分一號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)和災(zāi)后哨兵一號(hào)、高分三號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)2019年7月江西撫州洪澇范圍變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。針對(duì)旱災(zāi)可開展土壤墑情、典型水源地水體范圍變化、植被長(zhǎng)勢(shì)、旱災(zāi)范圍等監(jiān)測(cè)，圖6是針對(duì)2018年上半年的阿富汗旱災(zāi)，利用高分一號(hào)、四號(hào)衛(wèi)星開展典型水體范圍變化和植被指數(shù)變化監(jiān)測(cè)。圖7是針對(duì)地震地質(zhì)應(yīng)用，可開展地震災(zāi)害影響范圍、毀損基礎(chǔ)設(shè)施、倒塌建筑物及滑坡、堰塞湖等次生災(zāi)害監(jiān)測(cè)。圖8是針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害，可利用高分辨率衛(wèi)星遙感對(duì)災(zāi)害位置、影響范圍、毀損基礎(chǔ)設(shè)施等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。圖9是對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖4 2020年5月四川涼山森林火災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)圖

圖5 2019年7月江西省撫州市臨川東鄉(xiāng)一帶洪澇淹沒(méi)范圍遙感監(jiān)測(cè)圖

圖6 2018年6月阿富汗旱災(zāi)監(jiān)測(cè)圖

圖7 2017年8月四川九寨溝地震過(guò)程監(jiān)測(cè)圖

圖8 甘肅省舟曲縣東山鎮(zhèn)下莊村滑坡遙感監(jiān)測(cè)圖（2019年7月25日）

圖9 金沙江白格11.3堰塞湖救援作業(yè)區(qū)遙感監(jiān)測(cè)圖（2018年11月9日）

?；繁ê臀驳V庫(kù)潰壩是容易出現(xiàn)的安全生產(chǎn)事故?；S爆炸事故不但對(duì)周圍建筑物和設(shè)施造成嚴(yán)重毀損而且還會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)溢出擴(kuò)散, 人員第一時(shí)間難以進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。圖10是2019年7月19日河南三門峽義馬氣化廠“7·19”重大爆炸發(fā)生后，利用衛(wèi)星遙感手段，通過(guò)對(duì)比分析初步確定爆炸影響的范圍和設(shè)施。尾礦庫(kù)尾礦砂泄漏或潰壩也是容易出現(xiàn)的生產(chǎn)事故，會(huì)對(duì)下游造成沖毀威脅和嚴(yán)重污染，圖11是利用高分一號(hào)衛(wèi)星對(duì)黑龍江省伊春鹿鳴礦業(yè)尾礦庫(kù)泄漏造成下游河流污染情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),污染河流清晰可見。

圖10 河南三門峽義馬氣化廠爆炸事故遙感監(jiān)測(cè)圖

圖11 黑龍江伊春鹿鳴礦業(yè)鉬礦尾礦庫(kù)溢流遙感監(jiān)測(cè)圖

3.災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建監(jiān)測(cè)

災(zāi)害事故對(duì)建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施造成的嚴(yán)重毀壞需要重建,造成的社會(huì)服務(wù)中斷和生態(tài)破壞需要恢復(fù),重特大災(zāi)害特別是地震造成的嚴(yán)重破壞和影響甚至需要數(shù)年才能完成重建和恢復(fù)，及時(shí)掌握恢復(fù)重建情況，有助于合理安排轉(zhuǎn)移安置、人員救助和部署災(zāi)區(qū)生產(chǎn)生活恢復(fù)。陸地衛(wèi)星具有近50年的應(yīng)用歷史，保存的全球陸表數(shù)據(jù)記錄了許多大災(zāi)發(fā)生的歷史，也為定期開展災(zāi)區(qū)重建和恢復(fù)情況的監(jiān)測(cè)提供了數(shù)據(jù)積累。圖12是2008年汶川地震4天后的衛(wèi)星影像，可見震中映秀鎮(zhèn)的建筑物幾乎全部毀壞、道路中斷、山河破碎，2015年的衛(wèi)星影像則可見重建的城鎮(zhèn)建筑和學(xué)校、道路等設(shè)施，山川被蔥郁植被覆蓋，生態(tài)得到恢復(fù)。

圖12 2008年汶川地震災(zāi)區(qū)映秀鎮(zhèn)災(zāi)后4天和7年重建恢復(fù)對(duì)比

4. 國(guó)際災(zāi)害事故監(jiān)測(cè)

世界各國(guó)均面臨災(zāi)害事故的風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)，但遙感衛(wèi)星資源卻集中在少數(shù)具有航天能力的國(guó)家，所以針對(duì)國(guó)際重大災(zāi)害開展衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享和監(jiān)測(cè)服務(wù)是遙感應(yīng)用合作最為活躍的領(lǐng)域之一，在全球和區(qū)域?qū)用娉霈F(xiàn)了一些專門合作機(jī)制，推動(dòng)重大災(zāi)害衛(wèi)星應(yīng)急國(guó)際服務(wù)[5]。隨著我國(guó)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星資源逐漸豐富，國(guó)家減災(zāi)中心將國(guó)際災(zāi)害納入日常監(jiān)測(cè)，并通過(guò)多雙邊合作機(jī)制開展服務(wù)，也為國(guó)家應(yīng)急管理提供信息借鑒。2019年9月，老撾南部因臺(tái)風(fēng)造成洪澇災(zāi)害，圖13是國(guó)家減災(zāi)中心利用高分三號(hào)衛(wèi)星多時(shí)相數(shù)據(jù)對(duì)洪澇范圍及變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。圖14是針對(duì)2019年3月伊朗北部的嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，利用高分二號(hào)衛(wèi)星對(duì)洪澇影響的城鎮(zhèn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖14 伊朗北部洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)圖（2019年3月29日）

五、衛(wèi)星遙感應(yīng)急管理應(yīng)用趨勢(shì)

衛(wèi)星遙感應(yīng)急管理應(yīng)用是衛(wèi)星發(fā)展、管理需求和技術(shù)創(chuàng)新綜合作用的結(jié)果，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展已經(jīng)成為我國(guó)防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作的重要支撐。當(dāng)前我國(guó)正值國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星迅速發(fā)展、應(yīng)急管理現(xiàn)代化建設(shè)和信息化技術(shù)創(chuàng)新的交匯發(fā)展關(guān)鍵期，也是全球減災(zāi)框架實(shí)施第一個(gè)五年周期即將完成之際，衛(wèi)星遙感應(yīng)急管理應(yīng)用的發(fā)展面臨重大機(jī)遇。在此背景下，應(yīng)急管理應(yīng)用將依托國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以應(yīng)急管理現(xiàn)代化建設(shè)需求為牽引，強(qiáng)化新一代信息化技術(shù)融合創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，推動(dòng)新型衛(wèi)星應(yīng)用、海量數(shù)據(jù)治理、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警和全球化服務(wù)發(fā)展，這將是衛(wèi)星遙感應(yīng)急管理應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。

1）新型衛(wèi)星應(yīng)用方面。我國(guó)民用空間基礎(chǔ)設(shè)施正在加快實(shí)施且逐漸形成全譜段、高分辨、全天候、全天時(shí)、體系化和通導(dǎo)遙融合發(fā)展特征，衛(wèi)星觀測(cè)模式走向協(xié)同，觀測(cè)時(shí)效趨于實(shí)時(shí)，新型載荷和多型組合載荷不斷出現(xiàn)，觀測(cè)精細(xì)化能力增強(qiáng)。需加強(qiáng)與新型衛(wèi)星相匹配的星地協(xié)同處理、新體制SAR、微光、高光譜、紅外及多型載荷的綜合處理與分析應(yīng)用，發(fā)揮多星協(xié)同綜合應(yīng)用效益。

2） 海量數(shù)據(jù)治理方面。隨著衛(wèi)星數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)指數(shù)式增長(zhǎng)，全國(guó)年度新增數(shù)據(jù)量達(dá)PB級(jí)，全球數(shù)據(jù)總量已達(dá)EP級(jí)，利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的理念與技術(shù)，構(gòu)建衛(wèi)星遙感大數(shù)據(jù)治理體系成為全球風(fēng)險(xiǎn)治理的重要保障，強(qiáng)化數(shù)據(jù)處理水平提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，在實(shí)現(xiàn)接入、處理、存儲(chǔ)與服務(wù)功能的同時(shí)開展分析就緒數(shù)據(jù)服務(wù)，提高數(shù)據(jù)利用率。

3）風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警方面。精準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警是科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)防范的基礎(chǔ)。將災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)機(jī)理、演化規(guī)律與理論模型與遙感技術(shù)融合，發(fā)揮衛(wèi)星遙感長(zhǎng)時(shí)間序列、宏觀和精細(xì)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，支持開展災(zāi)害機(jī)理和發(fā)展規(guī)律的研究，進(jìn)一步融合遙感與信息化技術(shù)，在風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)水平基礎(chǔ)上開展災(zāi)害模擬和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，提高預(yù)警水平。

4）全球化服務(wù)方面。衛(wèi)星遙感的全球化觀測(cè)能力使其成為推動(dòng)全球減災(zāi)框架實(shí)現(xiàn)的重要支撐，成為本已活躍發(fā)展的國(guó)際衛(wèi)星減災(zāi)合作領(lǐng)域的一致目標(biāo)，也成為相關(guān)國(guó)際機(jī)制或組織的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，并呈現(xiàn)依托合作機(jī)制建立服務(wù)平臺(tái)，在全球、區(qū)域、國(guó)家和地方等層面開展咨詢、數(shù)據(jù)、產(chǎn)品、技術(shù)和能力建設(shè)等內(nèi)容的多維體系化全球服務(wù)趨勢(shì)。