和海霞 范一大 楊思全 黃河 湯童

（1 民政部國(guó)家減災(zāi)中心，北京 100124）

（2 民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心，北京 100124）

1 引言

自然災(zāi)害種類多、頻次高、分布廣、影響大、損失重，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全及社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展帶來巨大威脅。加強(qiáng)自然災(zāi)害管理是減輕自然災(zāi)害損失的有效手段。按照災(zāi)前、災(zāi)中、災(zāi)后等不同時(shí)期和工作內(nèi)容，自然災(zāi)害管理可劃分為防災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi)、恢復(fù)重建等階段，可采取相應(yīng)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、災(zāi)害評(píng)估、恢復(fù)重建監(jiān)測(cè)等技術(shù)方法來實(shí)現(xiàn)管理。

傳統(tǒng)的自然災(zāi)害管理主要依靠災(zāi)害信息員上報(bào)地面調(diào)查和信息統(tǒng)計(jì)，這種方式具有災(zāi)情報(bào)送針對(duì)性強(qiáng)、內(nèi)容可靠豐富等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在著一些不足，主要表現(xiàn)在：①災(zāi)害（尤其是巨災(zāi)）發(fā)生時(shí)，災(zāi)區(qū)道路、通信等基礎(chǔ)設(shè)施受損嚴(yán)重，災(zāi)害信息員及時(shí)進(jìn)入災(zāi)區(qū)和及時(shí)發(fā)布信息存在困難。②災(zāi)害信息員通常獲取的是點(diǎn)上的信息，調(diào)查覆蓋面積較小，不能全面準(zhǔn)確開展旱災(zāi)、雪災(zāi)等大范圍災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和損失評(píng)估工作。③災(zāi)情通常變化快，及時(shí)更新存在困難。④人力耗費(fèi)大。綜上可知，傳統(tǒng)的自然災(zāi)害管理方法，不能完全適應(yīng)全面、準(zhǔn)確、快速的災(zāi)害信息獲取需求，需要更有效的技術(shù)手段的支撐。航天光學(xué)遙感因其探測(cè)范圍廣、獲取數(shù)據(jù)快、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)、分辨率高、直觀性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)便捷、可定期或連續(xù)觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，能彌補(bǔ)傳統(tǒng)自然災(zāi)害管理手段的不足，針對(duì)空間尺度大、災(zāi)情信息變化快、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、破壞性大、損失嚴(yán)重等災(zāi)害，在開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、災(zāi)害評(píng)估、恢復(fù)重建進(jìn)度監(jiān)測(cè)等方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)［1］。

本文從災(zāi)害特征參數(shù)反演、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、災(zāi)害損失評(píng)估和恢復(fù)重建等方面較為系統(tǒng)地闡述了航天光學(xué)遙感減災(zāi)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和能力，并從航天器設(shè)計(jì)角度提出了目前災(zāi)害管理中存在問題的解決途徑。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

航天光學(xué)遙感利用可見光、近紅外、短波紅外等光學(xué)譜段遙感器探測(cè)電磁波與地物相互作用后的輻射信號(hào)，從而獲取致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體等地物豐富的圖像信息，為災(zāi)害預(yù)警、災(zāi)情調(diào)查與監(jiān)測(cè)、災(zāi)害損失評(píng)估提供支持。

從20世紀(jì)60年代中期開始，中國(guó)科學(xué)院和地震部門先后對(duì)1966年邢臺(tái)地震、1975年海城地震、1976年唐山地震和1988 年瀾滄-耿馬地震等重災(zāi)區(qū)進(jìn)行了航空攝影［2］，開啟了光學(xué)遙感災(zāi)害應(yīng)用研究。1998年長(zhǎng)江流域特大洪澇災(zāi)害期間，王世新等以美國(guó)“諾阿”（NOAA）衛(wèi)星搭載的甚高分辨率掃描輻射儀（AVHRR）、“陸地衛(wèi)星”（Landsat）搭載的專題制圖儀（TM）和法國(guó)“斯波特”（SPOT）衛(wèi)星等獲得的航天光學(xué)遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合加拿大“雷達(dá)衛(wèi)星”（Radarsat）、我國(guó)國(guó)家863 計(jì)劃?rùn)C(jī)載合成孔徑雷達(dá)（SAR）等微波數(shù)據(jù)，對(duì)九江段干堤決口的發(fā)展、地理背景成因、損失狀況、災(zāi)后重建等進(jìn)行了監(jiān)測(cè)評(píng)估和分析［3］，為光學(xué)遙感在災(zāi)害評(píng)估、災(zāi)害調(diào)查和監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。近年來，以民政部國(guó)家減災(zāi)中心為代表的綜合減災(zāi)部門，在航天光學(xué)遙感災(zāi)害管理應(yīng)用方面開展了大量的工作。針對(duì)2008年汶川地震的災(zāi)情特征，國(guó)家減災(zāi)委員會(huì)和民政部通過國(guó)內(nèi)遙感數(shù)據(jù)獲取機(jī)制和國(guó)際“減災(zāi)憲章”機(jī)制，先后獲取了包括“艾科諾斯”（IKONOS）、“世界觀測(cè)”（Worldview）、“快鳥”（Quickbird）等遙感衛(wèi)星在內(nèi)的遙感數(shù)據(jù)1 277景，開展了倒塌房屋評(píng)估、次生災(zāi)害影響評(píng)估、受災(zāi)人口估算、綜合評(píng)估等災(zāi)害遙感應(yīng)用及研究工作，光學(xué)遙感監(jiān)測(cè)災(zāi)害評(píng)估與監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了全面、廣泛的應(yīng)用［4］；針對(duì)2009年玉樹地震和舟曲特大泥石流災(zāi)害的災(zāi)情特征，利用高空間分辨率光學(xué)數(shù)據(jù)開展了房屋倒損、交通線路堵塞、次生災(zāi)害監(jiān)測(cè)，以及災(zāi)民安置區(qū)規(guī)劃和安置點(diǎn)監(jiān)測(cè)，使得光學(xué)遙感實(shí)物量損失評(píng)估技術(shù)得到了重點(diǎn)發(fā)展［5］；針對(duì)旱災(zāi)的災(zāi)情特征，利用光學(xué)遙感具備能夠定量地反演植被和土壤含水量變化信息的特點(diǎn)，有效地開展了2010年西南五省連旱和2012年云南旱災(zāi)監(jiān)測(cè)及災(zāi)情評(píng)估工作。

光學(xué)遙感在我國(guó)災(zāi)害管理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，雖然針對(duì)房屋倒損、受災(zāi)人口、生命線損毀、基礎(chǔ)設(shè)施損毀、農(nóng)作物受損、災(zāi)后重建等方面的監(jiān)測(cè)評(píng)估開展了大量的技術(shù)研究工作，但遙感數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)應(yīng)用潛力挖掘有待進(jìn)一步加強(qiáng)，在災(zāi)害特征參數(shù)反演、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和恢復(fù)重建等技術(shù)能力方面還缺乏深入分析。

3 應(yīng)用能力分析

3．1 災(zāi)害特征參數(shù)反演

災(zāi)害特征參數(shù)是利用遙感數(shù)據(jù)的線性或非線性組合形成的能反映緩發(fā)性災(zāi)害和突發(fā)性災(zāi)害的成因特征、時(shí)空特征、結(jié)構(gòu)特征和發(fā)展過程特征的參數(shù)。災(zāi)害特征參數(shù)反演通常依據(jù)植被、水體、冰雪等地物光譜特征，對(duì)無序、隨機(jī)、多樣的自然災(zāi)害特征進(jìn)行定量化、有序化、規(guī)律化、簡(jiǎn)單化的理論抽象和表達(dá)，是災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)、損失評(píng)估的基礎(chǔ)。航天光學(xué)遙感數(shù)據(jù)因其光譜信息豐富、探測(cè)范圍廣、數(shù)據(jù)獲取穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，在災(zāi)害特征參數(shù)反演領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大，能為災(zāi)害特征的持續(xù)觀測(cè)和長(zhǎng)時(shí)間序列分析提供有力的數(shù)據(jù)支撐，對(duì)揭示災(zāi)害重現(xiàn)規(guī)律意義重大。基于航天光學(xué)遙感數(shù)據(jù)，可開展植被指數(shù)、水體指數(shù)、雪被指數(shù)、地表溫度、農(nóng)作物含水量、土壤含水量、歸一化火點(diǎn)指數(shù)、云指數(shù)等旱災(zāi)、雪災(zāi)、洪澇、火災(zāi)等災(zāi)害相關(guān)參數(shù)反演。

3．2 災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是在評(píng)估孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性、致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體脆弱性等方面的基礎(chǔ)上，對(duì)災(zāi)害系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［6］。

（1）孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性。孕災(zāi)環(huán)境由大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈、人類圈和技術(shù)圈組成［6］。孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性越高，災(zāi)害發(fā)生的概率和造成的損失越低。航天光學(xué)遙感因其覆蓋能力強(qiáng)、更新速度快等優(yōu)勢(shì)，能夠較為精確地識(shí)別和快速更新孕災(zāi)環(huán)境特征信息，進(jìn)而滿足不同災(zāi)害類型孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性評(píng)估的需求。例如，利用云覆蓋天數(shù)、氣旋變化等大氣圈變化特征，開展旱災(zāi)、臺(tái)風(fēng)和洪澇的孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性評(píng)估；根據(jù)水體面積、水位等水圈變化特征，開展洪澇和旱災(zāi)的孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性評(píng)估；根據(jù)地層和巖性結(jié)構(gòu)類型、地表土地利用和土地覆蓋類型等巖石圈特征，開展滑坡、泥石流等的孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性評(píng)估。

（2）致災(zāi)因子危險(xiǎn)性。致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分析是利用模型量化可能引發(fā)災(zāi)害損失的各種自然和人為異變因素的強(qiáng)度。航天光學(xué)遙感數(shù)據(jù)在致災(zāi)因子識(shí)別和強(qiáng)度變化分析方面發(fā)揮著重要作用，尤其是在以云、植被、水體、溫度等作為致災(zāi)因子的災(zāi)害類型分析上。例如：通過對(duì)熱帶氣旋的識(shí)別和強(qiáng)度變化的監(jiān)測(cè)，開展臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害危險(xiǎn)性分析；對(duì)積雪覆蓋面積和積雪時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測(cè)，開展雪災(zāi)危險(xiǎn)性分析；通過云覆蓋遙感監(jiān)測(cè)，開展旱災(zāi)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分析［7］。

（3）承災(zāi)體脆弱性。承災(zāi)體脆弱性是描述承災(zāi)體在受到外部致災(zāi)因子影響時(shí)可承受損失程度的一種指標(biāo)，通?？刹捎脼?zāi)后損失反推法、社會(huì)易損性構(gòu)建法、災(zāi)害案例信息量法、區(qū)域宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展衡量法［8］等4種方法確定，其核心內(nèi)容是分析人員、社會(huì)財(cái)富、生命線系統(tǒng)等的可能受損情況。航天光學(xué)遙感數(shù)據(jù)可輔助統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)開展承災(zāi)體脆弱性分析，如高分辨率遙感數(shù)據(jù)可輔助地面統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行真實(shí)性檢驗(yàn)，或在地面數(shù)據(jù)缺失的情況下粗略定量房屋、交通道路、農(nóng)業(yè)等受損程度。

3．3 災(zāi)害發(fā)生及演化過程監(jiān)測(cè)

（1）災(zāi)害發(fā)生范圍監(jiān)測(cè)。航天光學(xué)遙感可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)震中、火點(diǎn)、潰壩點(diǎn)等災(zāi)害誘發(fā)地或主發(fā)地的地理位置及其周圍地物特征，監(jiān)測(cè)災(zāi)害影響區(qū)、極重災(zāi)區(qū)、嚴(yán)重災(zāi)區(qū)、一般災(zāi)區(qū)等地區(qū)的受損范圍變化狀況。

（2）受災(zāi)程度監(jiān)測(cè)。受災(zāi)程度主要用災(zāi)害等級(jí)、建（構(gòu)）筑物破壞程度、人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失等因子來表述［9］。受災(zāi)程度監(jiān)測(cè)主要對(duì)受災(zāi)程度及其增強(qiáng)、持續(xù)、減弱等演化過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。航天光學(xué)遙感數(shù)據(jù)可對(duì)災(zāi)害引起的房屋破壞情況進(jìn)行直接估算，并利用人口比例和社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景數(shù)據(jù)間接估算人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失情況，進(jìn)而開展受災(zāi)程度分析。此外，利用災(zāi)前災(zāi)后多時(shí)相航天光學(xué)數(shù)據(jù)可進(jìn)行綜合災(zāi)情指數(shù)的反演，模擬災(zāi)害的發(fā)生及演化過程。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)。利用高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)可監(jiān)測(cè)護(hù)堤、大壩、高速公路、高速鐵路、大橋、電線、輸油管等線狀地物，以及湖、水庫、港口、機(jī)場(chǎng)等面狀地物的狀態(tài)，以開展災(zāi)前風(fēng)險(xiǎn)分析和災(zāi)后損失評(píng)估。

（4）災(zāi)害救助進(jìn)度監(jiān)測(cè)。航天光學(xué)遙感數(shù)據(jù)在災(zāi)害救助不同階段發(fā)揮著不同的作用。在災(zāi)害發(fā)生初期，可進(jìn)行災(zāi)民安置點(diǎn)選址和帳篷需求量評(píng)估；在災(zāi)情救助過程中，可開展救助進(jìn)度監(jiān)測(cè)，如監(jiān)測(cè)帳篷的安置情況、救災(zāi)物質(zhì)的分布狀況等。圖1為玉樹地震期間國(guó)家減災(zāi)中心以天為單位對(duì)結(jié)古鎮(zhèn)周邊地區(qū)帳篷安置情況進(jìn)行多時(shí)相序列監(jiān)測(cè)。

圖1 青海省玉樹地震災(zāi)區(qū)結(jié)古鎮(zhèn)周邊地區(qū)帳篷安置時(shí)序變化圖Fig．1 Monitoring map of tent placement changes in Yushu earthquake disaster area of Qinghai province

3．4 災(zāi)害損失評(píng)估

（1）災(zāi)害范圍評(píng)估。災(zāi)害范圍評(píng)估是綜合考慮致災(zāi)強(qiáng)度、災(zāi)情嚴(yán)重程度和災(zāi)害造成的影響等因素，構(gòu)建災(zāi)情指數(shù)（DI）［10］，根據(jù)災(zāi)情指數(shù)突變點(diǎn)對(duì)災(zāi)害影響范圍進(jìn)行分等定級(jí)，確定極重災(zāi)區(qū)、嚴(yán)重災(zāi)區(qū)、一般災(zāi)區(qū)、影響區(qū)等［11］。2010年舟曲發(fā)生特大山洪泥石流期間，利用航天光學(xué)影像數(shù)據(jù)結(jié)合地面統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，綜合分析泥石流強(qiáng)度、房屋倒損、基礎(chǔ)設(shè)施損毀等狀況，進(jìn)而將災(zāi)區(qū)劃分為極重區(qū)域、嚴(yán)重區(qū)域、一般區(qū)域，如圖2所示。

圖2 舟曲特大山洪泥石流災(zāi)害范圍評(píng)估圖Fig．2 Extent assessment map in affected area by Zhouqu large debris flow

（2）災(zāi)害實(shí)物量損失評(píng)估。實(shí)物量損失評(píng)估是綜合評(píng)估的基礎(chǔ)和依據(jù)，重點(diǎn)對(duì)房屋、基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)業(yè)等實(shí)物直接損失進(jìn)行全面評(píng)估。航天光學(xué)遙感數(shù)據(jù)在實(shí)物量評(píng)估領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大：一是利用航天高空間分辨率光學(xué)遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)圖像的紋理信息和光譜信息，將房屋因?yàn)?zāi)受損情況劃分為房屋倒塌、房屋嚴(yán)重?fù)p壞、房屋一般損壞3類，圖3是利用“快鳥”衛(wèi)星數(shù)據(jù)結(jié)合航空高分辨率光學(xué)遙感數(shù)據(jù)開展的舟曲特大山洪泥石流災(zāi)害房屋倒損評(píng)估圖；二是利用航天高空間分辨率光學(xué)遙感數(shù)據(jù)，評(píng)估道路損毀的長(zhǎng)度和寬度、路燈損壞數(shù)量、機(jī)場(chǎng)受損狀況、通信基站受損等基礎(chǔ)設(shè)施損毀狀況；三是利用航天中、低空間分辨率遙感數(shù)據(jù)，開展受災(zāi)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)分析，評(píng)估農(nóng)作物因?yàn)?zāi)減產(chǎn)成數(shù)和相應(yīng)損失，進(jìn)而開展農(nóng)作物受損評(píng)估。

（3）次生災(zāi)害損失評(píng)估。次生災(zāi)害損失評(píng)估是對(duì)原生災(zāi)害所誘導(dǎo)出來的災(zāi)害所造成的損失進(jìn)行評(píng)價(jià)，如地震所引起的滑坡、水災(zāi)、火災(zāi)、有毒物質(zhì)的散逸、爆炸等對(duì)人類造成的損失評(píng)價(jià)。航天光學(xué)遙感在次生災(zāi)害損失評(píng)估中的應(yīng)用包括：①次生災(zāi)害等級(jí)評(píng)估。利用光學(xué)遙感數(shù)據(jù)，對(duì)水體信息異常、不穩(wěn)定地質(zhì)構(gòu)造和巖石等致災(zāi)因子災(zāi)前災(zāi)后空間和光譜變化特征進(jìn)行分析，評(píng)估堰塞湖、滑坡、崩塌等次生災(zāi)害的等級(jí)，為損失評(píng)估提供背景信息。②借助光學(xué)遙感影像，通過三維可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，開展次生災(zāi)害演變過程和受災(zāi)范圍的模擬演示，輔助確定次生災(zāi)害受災(zāi)范圍。③開展次生災(zāi)害引起的實(shí)物量損失評(píng)估。

圖3 舟曲特大山洪泥石流災(zāi)害房屋倒損評(píng)估圖Fig．3 House damage assessment map in Zhouqu large debris flow disaster

（4）災(zāi)害綜合評(píng)估。災(zāi)害綜合評(píng)估是依據(jù)簡(jiǎn)單明了、綜合評(píng)估、依靠科學(xué)、保持區(qū)域完整、便于銜接的原則，對(duì)災(zāi)害的范圍、強(qiáng)度及其造成的生命和財(cái)產(chǎn)損失開展系統(tǒng)評(píng)估，并對(duì)資源、環(huán)境、人口的承載能力進(jìn)行評(píng)估，為恢復(fù)重建提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。綜合災(zāi)情指數(shù)（SDI）是災(zāi)害綜合評(píng)估的重要依據(jù)之一［9］，它通常是對(duì)一系列災(zāi)情評(píng)價(jià)因子進(jìn)行歸一化和加權(quán)處理，并依次累加求和，定量化地反映災(zāi)情的嚴(yán)重程度。航天光學(xué)遙感可為綜合災(zāi)情指數(shù)的構(gòu)建提供基礎(chǔ)背景數(shù)據(jù)，并在旱災(zāi)等對(duì)植被影響較大的災(zāi)種的綜合評(píng)估中起決定性作用。

3．5 恢復(fù)重建監(jiān)測(cè)與評(píng)估

恢復(fù)重建是在災(zāi)害綜合評(píng)估的基礎(chǔ)上，開展災(zāi)民過渡性安置，依據(jù)災(zāi)后恢復(fù)重建規(guī)劃開展住房建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)和生態(tài)修復(fù)、土地利用恢復(fù)等工作。航天光學(xué)遙感在恢復(fù)重建過程中的作用集中體現(xiàn)在3個(gè)方面：①為恢復(fù)重建選址提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。10 米級(jí)航天遙感數(shù)據(jù)可輔助分析災(zāi)區(qū)周圍地貌、地形特征，為恢復(fù)重建選址提供決策支持。②恢復(fù)重建進(jìn)度監(jiān)測(cè)。高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可用于監(jiān)測(cè)房屋和基礎(chǔ)設(shè)施的恢復(fù)重建進(jìn)度。③恢復(fù)重建效果監(jiān)測(cè)與評(píng)估。可利用航天遙感快速、多期次成像、成本低的特征，對(duì)恢復(fù)重建的效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，評(píng)估恢復(fù)重建的人文效應(yīng)與生態(tài)效應(yīng)，為后續(xù)防治規(guī)劃提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

目前，緊密圍繞我國(guó)災(zāi)害特點(diǎn)和災(zāi)害管理需求，通過深入分析不同空間、時(shí)間和光譜分辨率遙感數(shù)據(jù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)建立了針對(duì)不同災(zāi)種的遙感信息提取模型與算法，并將其應(yīng)用于汶川地震、舟曲特大山洪泥石流災(zāi)害、玉樹地震、北方冬麥區(qū)干旱、北方雪災(zāi)、南方低溫雨雪冰凍災(zāi)害等多個(gè)重大災(zāi)害的預(yù)警、監(jiān)測(cè)與評(píng)估工作，取得了較好的效果。在歸納總結(jié)重大案例成果的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了面向旱災(zāi)、洪澇、雪災(zāi)、地震、滑坡、泥石流、海冰、冰凌、臺(tái)風(fēng)、火災(zāi)等不同災(zāi)種的遙感災(zāi)害特征參數(shù)反演、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、災(zāi)害損失評(píng)估、恢復(fù)重建監(jiān)測(cè)與評(píng)估產(chǎn)品體系。但是，這些光學(xué)遙感產(chǎn)品體系和服務(wù)內(nèi)容多屬于任務(wù)驅(qū)動(dòng)型，被動(dòng)性較強(qiáng)，即災(zāi)害管理部門“需要什么做什么”，對(duì)航天光學(xué)遙感災(zāi)害應(yīng)用能力的主動(dòng)服務(wù)工作鏈缺乏深度延伸，針對(duì)自然災(zāi)害管理的航天光學(xué)遙感器的光譜分辨率、空間分辨率、重訪周期等參數(shù)需求缺少深入分析。

4 面向?yàn)?zāi)害需求的航天光學(xué)遙感器設(shè)計(jì)

災(zāi)害類型的多樣性、災(zāi)害發(fā)生的時(shí)空不確定性、災(zāi)害損失的嚴(yán)重性、災(zāi)害范圍的廣泛性等特點(diǎn)，對(duì)光學(xué)遙感數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多樣性需求，現(xiàn)有的航天遙感器不能完全滿足需要，因此，在設(shè)計(jì)面向?yàn)?zāi)害需求的航天光學(xué)遙感器時(shí)應(yīng)注意以下問題。

（1）多種空間分辨率遙感器平衡發(fā)展。不同空間分辨率遙感數(shù)據(jù)在不同尺度和不同類型災(zāi)害領(lǐng)域作用不同：米級(jí)分辨率數(shù)據(jù)在地震、滑坡、洪澇等災(zāi)害導(dǎo)致的房屋和基礎(chǔ)設(shè)施損毀評(píng)估中能發(fā)揮重要作用；10米級(jí)分辨率和100米級(jí)分辨率數(shù)據(jù)對(duì)旱災(zāi)、森林和草原火災(zāi)、冰凌、海冰、大型地質(zhì)災(zāi)害等大范圍災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和監(jiān)測(cè)意義重大；1 000 米級(jí)分辨率數(shù)據(jù)能在雪災(zāi)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮作用。因此，遙感器設(shè)計(jì)應(yīng)以災(zāi)害管理需求為導(dǎo)向，優(yōu)先發(fā)展高空間分辨率遙感器，兼顧中、低空間分辨率遙感器，做到災(zāi)害發(fā)生時(shí)能及時(shí)獲取到不同空間特征的有效數(shù)據(jù)。

（2）多種光譜分辨率遙感器平衡發(fā)展。多光譜遙感技術(shù)可用于有效開展房屋損毀、生命線損毀、其他基礎(chǔ)設(shè)施損毀、帳篷安置等監(jiān)測(cè)和識(shí)別工作，高光譜則能在冰雪、植被、土壤、巖石等與災(zāi)害有關(guān)的目標(biāo)識(shí)別方面發(fā)揮更大的作用；因此，應(yīng)協(xié)同發(fā)展高光譜和多光譜遙感器。

（3）機(jī)動(dòng)成像模式與常規(guī)成像模式相結(jié)合。災(zāi)情動(dòng)態(tài)變化性和救災(zāi)工作持續(xù)性的特點(diǎn)，要求衛(wèi)星既具有姿態(tài)敏捷又具有持續(xù)觀測(cè)能力，即在常規(guī)模式下能實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)區(qū)的持續(xù)成像，而在應(yīng)急模式下能夠根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)災(zāi)區(qū)的快速成像，解決高空間分辨率遙感衛(wèi)星相對(duì)較小的幅寬和與大范圍災(zāi)害目標(biāo)監(jiān)測(cè)之間的矛盾。

（4）星上數(shù)據(jù)預(yù)處理與災(zāi)害專題信息提取技術(shù)相結(jié)合。積極發(fā)展星上實(shí)時(shí)處理與信息快速生成技術(shù)，將災(zāi)害信息提取模型固化到衛(wèi)星上，使數(shù)據(jù)處理和分析與遙感器數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)連為一體［12］，以實(shí)現(xiàn)災(zāi)害信息的智能化、快速化處理。

表1為針對(duì)不同災(zāi)害類型的航天光學(xué)遙感器設(shè)計(jì)指標(biāo)需求。

表1 不同災(zāi)害類型對(duì)航天光學(xué)遙感器設(shè)計(jì)的指標(biāo)需求Table 1 Desired specifications of space optical imager aimed at various disasters

5 結(jié)束語

航天光學(xué)遙感具有數(shù)據(jù)源豐富、直觀、重復(fù)觀測(cè)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子、承災(zāi)體、災(zāi)情監(jiān)測(cè)、災(zāi)害損失評(píng)估和災(zāi)害救助領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。本文以建（構(gòu)）筑物、生命線、農(nóng)作物、基礎(chǔ)設(shè)施等損毀監(jiān)測(cè)為切入點(diǎn)，較為系統(tǒng)地梳理了航天光學(xué)遙感數(shù)據(jù)在災(zāi)害特征參數(shù)反演、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、災(zāi)害損失評(píng)估、恢復(fù)重建監(jiān)測(cè)與評(píng)估等災(zāi)害管理領(lǐng)域的應(yīng)用能力。為了滿足災(zāi)害管理需求，提高災(zāi)區(qū)惡劣背景下的數(shù)據(jù)獲取能力，最大限度地發(fā)揮災(zāi)害監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的先導(dǎo)性作用，在進(jìn)行航天遙感器設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要統(tǒng)籌考慮不同災(zāi)害類型和不同災(zāi)害管理階段對(duì)多種空間分辨率和多種光譜分辨率數(shù)據(jù)的需求；一方面要在保障常規(guī)成像的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)發(fā)展機(jī)動(dòng)成像模式，提高災(zāi)區(qū)的數(shù)據(jù)覆蓋率。同時(shí)，為了提高遙感數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性，增強(qiáng)應(yīng)急能力，應(yīng)積極發(fā)展星上智能數(shù)據(jù)處理與災(zāi)害信息提取技術(shù)。

致謝

感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）國(guó)家遙感中心地殼運(yùn)動(dòng)與深空探測(cè)部陳偉濤同志為本文提供的寶貴意見。

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