楊思全李素菊湯童王平溫奇

(1 民政部國(guó)家減災(zāi)中心, 北京 100053)(2 民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心,北京 100053)(3 減災(zāi)與應(yīng)急工程民政部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100053)

1 引言

環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座是國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)立項(xiàng),由4 顆光學(xué)衛(wèi)星和4 顆合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星組成的一個(gè)小衛(wèi)星星座,具有大范圍、全天候、全天時(shí)、動(dòng)態(tài)的災(zāi)害監(jiān)測(cè)能力。2008年9月6日,環(huán)境減災(zāi)-1A、1B 兩顆光學(xué)小衛(wèi)星通過(guò)一箭雙星方式首次成功發(fā)射,是星座建設(shè)的第一步,標(biāo)志著我國(guó)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和損失評(píng)估有了穩(wěn)定的衛(wèi)星數(shù)據(jù)保障。環(huán)境減災(zāi)-1A、1B 是兩顆光學(xué)小衛(wèi)星,在同一軌道面內(nèi)按180°分布,其組成的光學(xué)星座具有2 天無(wú)縫覆蓋中國(guó)及周邊地區(qū)的能力,主要搭載四種主要載荷,其中A星搭載兩臺(tái)30m 分辨率/700km 幅寬的寬覆蓋多光譜CCD 相機(jī)、100m 分辨率/50km 幅寬的超光譜成像儀、150m 分辨率/720km 幅寬的紅外相機(jī)和Ka頻段通信試驗(yàn)設(shè)備,B 星搭載兩臺(tái)與A 星相同性能指標(biāo)的CCD 相機(jī)和紅外相機(jī)。目前,衛(wèi)星在軌運(yùn)行一年多,工作狀態(tài)穩(wěn)定,各項(xiàng)指標(biāo)正常。

環(huán)境減災(zāi)-1A、1B 衛(wèi)星發(fā)射一年來(lái),民政部國(guó)家減災(zāi)中心(民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心)積極組織開展衛(wèi)星在軌測(cè)試、運(yùn)行管理、減災(zāi)應(yīng)用、用戶服務(wù)與宣傳推廣等工作。建立了常規(guī)與應(yīng)急兩種減災(zāi)應(yīng)用業(yè)務(wù)模式,開發(fā)建立了業(yè)務(wù)應(yīng)用技術(shù)模型與流程,起草了數(shù)據(jù)服務(wù)政策,頒布了數(shù)據(jù)服務(wù)辦法,數(shù)據(jù)共享服務(wù)機(jī)制。截至2009年12月31日,針對(duì)10 余場(chǎng)新發(fā)災(zāi)害,完成災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估工作,制作發(fā)布致災(zāi)因子監(jiān)測(cè)產(chǎn)品83 期、孕災(zāi)環(huán)境監(jiān)測(cè)產(chǎn)品11 期、承災(zāi)體監(jiān)測(cè)產(chǎn)品35 期、災(zāi)情評(píng)估產(chǎn)品20 期,累計(jì)向國(guó)內(nèi)42 家單位提供4 500 余景數(shù)據(jù)、200 余期專題產(chǎn)品,并與20 多家單位建立共享服務(wù)業(yè)務(wù)。與此同時(shí),還積極探索建立了國(guó)際救災(zāi)服務(wù)模式,并先后成功應(yīng)對(duì)澳大利亞森林大火、海地特大地震、加拿大火災(zāi)、中緬邊境火災(zāi)等災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)與評(píng)估工作,獲得了好評(píng),展示了空間技術(shù)在減災(zāi)救災(zāi)中的良好應(yīng)用。

2 澳大利亞大火監(jiān)測(cè)服務(wù)

2.1 基本情況

2009年2月6日,受百年一遇的高溫、干旱影響,澳大利亞?wèn)|南部發(fā)生山林大火,加上強(qiáng)風(fēng)天氣,火勢(shì)持續(xù)曼延數(shù)日,殃及多個(gè)村鎮(zhèn),并危及墨爾本等大中城市。據(jù)報(bào)道,此次火災(zāi)至少造成210 多人死亡,2 000 多所房屋被毀,有超過(guò)4 000 人無(wú)家可歸,墨爾本北部有數(shù)個(gè)小鎮(zhèn)被大火夷為平地,火災(zāi)相關(guān)損失超過(guò)20 億澳元(約13.9 億美元),是澳大利亞歷史上最大規(guī)模,也是最嚴(yán)重的山林火災(zāi)?；馂?zāi)發(fā)生后,民政部國(guó)家減災(zāi)中心(民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心)迅速啟動(dòng)《空間技術(shù)應(yīng)對(duì)突發(fā)性自然災(zāi)害響應(yīng)工作規(guī)程》,緊急制定衛(wèi)星觀測(cè)計(jì)劃,開展火災(zāi)監(jiān)測(cè)與評(píng)估工作。截至2009年3月9日,國(guó)家減災(zāi)中心共制定環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星應(yīng)急觀測(cè)計(jì)劃24 軌,處理提供衛(wèi)星數(shù)據(jù)141 景(其中:環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)126 景、國(guó)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)11 景、國(guó)內(nèi)其他衛(wèi)星數(shù)據(jù)4 景),編制火災(zāi)監(jiān)測(cè)分析產(chǎn)品24 期。為澳大利亞撲救大火提供了重要的決策支持服務(wù)。

2.2 跟蹤火災(zāi)態(tài)勢(shì),持續(xù)開展監(jiān)測(cè)服務(wù)

2.2.1 緊急安排衛(wèi)星觀測(cè)計(jì)劃

啟動(dòng)《規(guī)程》后,民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心開展24h 值班制度,及時(shí)獲取環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù),并通過(guò)國(guó)際減災(zāi)憲章(C HA TER)機(jī)制和國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)共享機(jī)制,積極協(xié)調(diào)獲取國(guó)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)和北京一號(hào)等國(guó)內(nèi)衛(wèi)星數(shù)據(jù),第一時(shí)間提供給澳方。

2.2.2 開展數(shù)據(jù)處理服務(wù)工作

獲取火災(zāi)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)后,民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心啟動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)急處理流程,快速開展數(shù)據(jù)處理工作,并在30min 內(nèi)完成火點(diǎn)信息提取、過(guò)火面積計(jì)算工作,第一時(shí)間提供給澳方,以保證澳方能夠及時(shí)獲取急需的火場(chǎng)信息。

2.2.3 快速識(shí)別提取火點(diǎn)信息

為及時(shí)掌握火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì),做好火災(zāi)預(yù)防控,民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心在快速提取火點(diǎn)信息的同時(shí),通過(guò)與前一天數(shù)據(jù)的對(duì)比分析,提取出新發(fā)火點(diǎn),并將產(chǎn)品和分析報(bào)告提供給澳方,為澳方控制火災(zāi)蔓延提供決策依據(jù),見(jiàn)圖1。

圖1 澳大利亞森林草原火災(zāi)火點(diǎn)監(jiān)測(cè)Fig.1 Monitoring of forest fire in Australia

2.2.4 迅速監(jiān)測(cè)火災(zāi)影響區(qū)域

獲取衛(wèi)星應(yīng)急觀測(cè)數(shù)據(jù)后,結(jié)合地面土地利用分布數(shù)據(jù),分析監(jiān)測(cè)火災(zāi)影響區(qū)域,并統(tǒng)計(jì)火場(chǎng)數(shù)量。監(jiān)測(cè)表明,此次火災(zāi)主要為森林火災(zāi),同時(shí)也波及農(nóng)田、草場(chǎng)和居民地,火場(chǎng)主要分布在金萊克鎮(zhèn)國(guó)家森林公園(Kinglake National Park)、馬里斯維爾鎮(zhèn)(M arysville)、蛇島(S nake Island)、丘吉爾地區(qū)(Churchill)等7 處,見(jiàn)圖2。

圖2 澳大利亞森林草原火災(zāi)影響區(qū)域監(jiān)測(cè)評(píng)估(2009年2月16-23日)Fig.2 Destroyed region monitoring and evaluation of forest fire in Australia(Feb.16-23, 2009)

2.2.5 統(tǒng)計(jì)火災(zāi)影響面積

在監(jiān)測(cè)獲取火災(zāi)影響區(qū)域的基礎(chǔ)上,根據(jù)澳方救災(zāi)工作需要,利用環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星紅外相機(jī)對(duì)災(zāi)區(qū)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),不斷更新統(tǒng)計(jì)衛(wèi)星過(guò)境時(shí)火燒跡地面積、燃燒火場(chǎng)面積等,為澳方開展火災(zāi)損失統(tǒng)計(jì)、災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建方案指定等工作提供數(shù)據(jù)依據(jù),見(jiàn)圖3。

圖3 澳大利亞森林草原火災(zāi)影響面積監(jiān)測(cè)評(píng)估(2009年2月8日、11日)Fig.3 Destroyed area monitoring and evaluation of forest fire in Australia(Feb.8,Feb.11,2009)

2.2.6 分析判斷火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)

自2009年2月8日獲取第一景災(zāi)區(qū)環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)開始,持續(xù)安排監(jiān)測(cè)任務(wù),并對(duì)不同時(shí)期衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,判斷火場(chǎng)熄滅、減少、擴(kuò)大等動(dòng)態(tài)變化情況,并結(jié)合氣象預(yù)報(bào),通過(guò)分析遙感影像上的火場(chǎng)形態(tài)、煙霧等信息,判斷火勢(shì)大小,分析火勢(shì)走向和擴(kuò)展趨勢(shì),為澳方采取預(yù)防措施、控制火災(zāi)蔓延提供決策依據(jù)。

2.3 服務(wù)迅速到位,澳方給予高度評(píng)價(jià)

此次服務(wù)為澳大利亞撲救火災(zāi)提供了重要的支持服務(wù)。據(jù)澳大利亞方面反映,國(guó)家減災(zāi)中心提供的環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)及分析報(bào)告在澳大利亞維多利亞、新南威爾士州森林防火、環(huán)境和警察部門得到了廣泛應(yīng)用,為澳方及時(shí)了解過(guò)火區(qū)域及周邊居民點(diǎn)和重要設(shè)施分布,判斷火情發(fā)展趨勢(shì), 評(píng)估火災(zāi)損失,提供了重要的決策依據(jù)。為了表示感謝, 2009年2月16日,澳方通過(guò)外交部發(fā)電高度評(píng)價(jià)國(guó)家減災(zāi)中心的工作,稱贊提供的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和分析報(bào)告及時(shí)有效、資料全面、定位精確、安全可靠,對(duì)澳方救災(zāi)決策提供了極大幫助。2月20日,中國(guó)駐澳大利亞章均賽大使委托使館科技參贊對(duì)國(guó)家減災(zāi)中心技術(shù)人員進(jìn)行了慰問(wèn)和感謝,認(rèn)為這次服務(wù)體現(xiàn)了中國(guó)負(fù)責(zé)任的大國(guó)形象,用事實(shí)宣傳了我國(guó)和平利用外層空間的政策和承諾,同時(shí)展示了我國(guó)減災(zāi)救災(zāi)工作對(duì)空間技術(shù)等高科技的良好應(yīng)用。

3 海地地震監(jiān)測(cè)服務(wù)

3.1 基本情況

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定,北京時(shí)間2010年1月13日凌晨5 ∶53(當(dāng)?shù)貢r(shí)間1月12日16 ∶53)在海地首都太子港附近(北緯18.5°,西經(jīng)72.5°)發(fā)生里氏7.3 級(jí)地震(美國(guó)USGS 測(cè)定為震級(jí)7.0 級(jí),震源深度13km)。截至1月24日,海地地震中已證實(shí)死亡人數(shù)上升至15 萬(wàn)人,而這僅是根據(jù)海地首都太子港找到尸體統(tǒng)計(jì)所得的數(shù)據(jù),不包括那些靠近震中地區(qū)且在地震中受損嚴(yán)重的城市中的傷亡,也不包括已經(jīng)被親屬掩埋或焚燒的尸體以及仍然被埋在廢墟下的人員。海地新聞部長(zhǎng)表示死亡人數(shù)或達(dá)30萬(wàn)人,但最終數(shù)字目前或者永遠(yuǎn)都將不得而知。地震發(fā)生后,民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心迅速啟動(dòng)《空間技術(shù)應(yīng)對(duì)突發(fā)性自然災(zāi)害響應(yīng)工作規(guī)程》,緊急制定衛(wèi)星觀測(cè)計(jì)劃,并針對(duì)地震災(zāi)害監(jiān)測(cè)的特殊需求,緊急啟動(dòng)CHA TER 機(jī)制和國(guó)內(nèi)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù),開展地震損失情況監(jiān)測(cè)與評(píng)估。

3.2 積極開展地震損失監(jiān)測(cè)

3.2.1 緊急安排衛(wèi)星觀測(cè)計(jì)劃

地震發(fā)生后,民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心立即啟動(dòng)《應(yīng)對(duì)突發(fā)性自然災(zāi)害空間技術(shù)響應(yīng)工作規(guī)程》,制定環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星應(yīng)急觀測(cè)計(jì)劃,并于2010年1月14日晚23 ∶37 獲取災(zāi)后第一景環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)。同時(shí),還通過(guò)CHA TER 機(jī)制和國(guó)內(nèi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享機(jī)制,積極協(xié)調(diào)獲取其他衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),協(xié)助國(guó)家減災(zāi)委員會(huì)專家委開展海地地震災(zāi)區(qū)受災(zāi)情況監(jiān)測(cè)與評(píng)估工作。

3.2.2 積極開展數(shù)據(jù)產(chǎn)品服務(wù)

應(yīng)國(guó)際減災(zāi)憲章(CHARTER)、人道主義事務(wù)協(xié)調(diào)辦公室(OCHA)、聯(lián)合國(guó)災(zāi)害管理與應(yīng)急反應(yīng)天基信息平臺(tái)(UN-SPIDER)等國(guó)際空間技術(shù)合作組織的需求,民政部國(guó)家減災(zāi)中心也積極向這些國(guó)際組織共享提供了所獲取的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和災(zāi)害損失監(jiān)測(cè)評(píng)估產(chǎn)品。地震期間,共獲取海地地震災(zāi)區(qū)災(zāi)后衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)10 余景,制作提供海地地震監(jiān)測(cè)產(chǎn)品4 期,見(jiàn)圖4。

3.3 響應(yīng)快速及時(shí),獲得國(guó)際好評(píng)

圖4 海地地震災(zāi)區(qū)遙感監(jiān)測(cè)Fig.4 Remote sensing monitoring of Haiti earthquake

根據(jù)UN-SPIDE R 關(guān)于海地地震觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心是最短時(shí)間內(nèi)向C HA RT ER 提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)之一,CHARTER項(xiàng)目經(jīng)理認(rèn)為民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心響應(yīng)工作及時(shí)有效。2010年1月13日,亞洲減災(zāi)中心2010年年會(huì)期間,民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心代表在“空間技術(shù)減災(zāi)論壇”中向與會(huì)代表介紹了中國(guó)的海地地震監(jiān)測(cè)產(chǎn)品,其數(shù)據(jù)和產(chǎn)品服務(wù)效率得到了與會(huì)代表的一致好評(píng)。

4 其他應(yīng)用工作

4.1 非洲旱災(zāi)監(jiān)測(cè)服務(wù)

針對(duì)非洲的干旱形勢(shì),環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星發(fā)射后,民政部國(guó)家減災(zāi)中心積極探索應(yīng)用模式,研發(fā)算法模型,并建立了非洲旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)模型與技術(shù)流程。自2009年6月開始,正常情況下以月為周期,高風(fēng)險(xiǎn)期間以旬為周期持續(xù)開展非洲旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)。截至2009年12月31日,已向國(guó)際減輕旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)中心制作提供非洲旱災(zāi)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品15 期,見(jiàn)圖5。

4.2 加拿大火災(zāi)監(jiān)測(cè)服務(wù)

2009年7月18日,加拿大英屬哥倫比亞省基渃納(Kelow na)地區(qū)發(fā)生森林大火?；馂?zāi)發(fā)生后,民政部國(guó)家減災(zāi)中心立即啟動(dòng)《應(yīng)對(duì)突發(fā)性自然災(zāi)害空間技術(shù)響應(yīng)工作規(guī)程》,制定環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星應(yīng)急觀測(cè)計(jì)劃,開展火災(zāi)監(jiān)測(cè)與服務(wù)工作。監(jiān)測(cè)表明:截至2009年7月20日,格蘭羅薩(Glenrosa)山火面積達(dá)260 公頃,羅斯瓦利(Rose Valley)的山火面積達(dá)80 公頃,見(jiàn)圖6。

4.3 中緬邊界火災(zāi)監(jiān)測(cè)服務(wù)

2009年2月18日,中緬邊境發(fā)生多處森林火災(zāi),而且有蔓延到我國(guó)境內(nèi)的趨勢(shì),對(duì)云南省林區(qū)造成很大威脅?；馂?zāi)發(fā)生后,民政部國(guó)家減災(zāi)中心立即啟動(dòng)《應(yīng)對(duì)突發(fā)性自然災(zāi)害空間技術(shù)響應(yīng)工作規(guī)程》,制定環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星應(yīng)急觀測(cè)計(jì)劃,開展火災(zāi)監(jiān)測(cè)與趨勢(shì)分析工作。期間共檢測(cè)識(shí)別森林火點(diǎn)21處,比較準(zhǔn)確地掌握了火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)。另外,2010年1月27日,通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)中緬邊境緬甸一側(cè)發(fā)生森林火災(zāi),并及時(shí)將產(chǎn)品上報(bào)有關(guān)部門,見(jiàn)圖7。

圖5 蘇丹東部地區(qū)旱災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)Fig.5 Remote sensing monitoring of drought in east of Sudan

圖6 加拿大森林火災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)評(píng)估(2009年7月20日)Fig.6 Remote sensing monitoring and evaluation of forest fire in Canada(July 20,2009)

5 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)境減災(zāi)-1A、1B 衛(wèi)星成功發(fā)射后,民政部國(guó)家減災(zāi)中心(民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心)拓展衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域,積極開展應(yīng)用服務(wù),尤其在國(guó)際救災(zāi)服務(wù)方面取得良好應(yīng)用,并獲得好評(píng),有力地展示了環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星應(yīng)用能力和潛力,展示了我國(guó)空間技術(shù)減災(zāi)應(yīng)用能力。同時(shí),也為建立向國(guó)際提供環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)服務(wù)的工作模式積累了經(jīng)驗(yàn),奠定了基礎(chǔ),對(duì)發(fā)揮環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用效益具有十分重要的意義。

圖7 緬甸邊境森林火災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)評(píng)估(2009年2月24日)Fig.7 Remote sensing monitoring and evaluation for forest fire in the frontier of Burma(Feb.24,2009)

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