□ 謝博

北京時間2015年7月11日0時28分，印度極軌衛(wèi)星運載火箭-C28成功發(fā)射首批3顆第3代“災(zāi)害監(jiān)測星座”——北京2號星座。它是中英太空科技合作項目之一，衛(wèi)星研制由英國薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司承擔(dān)，衛(wèi)星入軌后由中國二十一世紀(jì)空間技術(shù)應(yīng)用股份有限公司進行任務(wù)測控、運行管理以及衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收、數(shù)據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)和相關(guān)服務(wù)的提供。北京2號衛(wèi)星的分辨率可達1米，并可以執(zhí)行多種不同類型影像的拍攝任務(wù)，每日都能重訪預(yù)定區(qū)域，從而能有效地監(jiān)測災(zāi)難等，在防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮重要作用。

近些年來，在全球的各種防災(zāi)救災(zāi)活動中，由于遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星具有得天獨厚的優(yōu)勢，因而發(fā)揮了重要作用。通過災(zāi)前的預(yù)警、災(zāi)時的監(jiān)控和災(zāi)后的搶救、重建，大大降低了災(zāi)害的損失。

千里眼全面監(jiān)視災(zāi)情

俗話說：站得高、看得遠。高高在上的遙感衛(wèi)星不僅能用于及時發(fā)現(xiàn)災(zāi)情，而且在災(zāi)害導(dǎo)致很多地面系統(tǒng)受到?jīng)_擊或破壞時，可不受任何災(zāi)害影響，進行連續(xù)、長期、大面積的觀測，為評估各種災(zāi)害的風(fēng)險性提供極有價值的信息，從而能及時采取有效的應(yīng)對措施。

氣象衛(wèi)星升空以來，已成功地監(jiān)測了每年全球發(fā)生在熱帶洋面上的所有颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴，無一漏報。通過氣象衛(wèi)星資料，能詳細了解臺風(fēng)強度的演變、環(huán)境場中其他天氣系統(tǒng)的移動和演變以及它們與登陸臺風(fēng)相互作用的全過程，并且為分析和預(yù)報這種相互作用造成的暴雨強度和出現(xiàn)的地區(qū)提供重要依據(jù)。根據(jù)衛(wèi)星云圖，可預(yù)報風(fēng)暴強度、移動路徑、登陸時間和地點，提前發(fā)出緊急警報，從而大大減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。

干旱通常是因降水異常與蒸發(fā)失衡引起的，土壤含水量的降低和作物枯萎都是干旱的反映。用氣象衛(wèi)星可以觀測到降水異常，其中衛(wèi)星上的可見光、近紅外、熱紅外遙感器能獲得土壤表面信息，微波遙感器能獲得土壤深層信息。用衛(wèi)星觀測海表面溫度、雪覆蓋、云特性、風(fēng)速和方向、大氣溫度/濕度分布、上層大氣風(fēng)、熱低壓區(qū)和厄爾尼諾現(xiàn)象等，可提供干旱的早期指證。用衛(wèi)星遙感也可及時提供關(guān)于干旱的蔓延情況、嚴(yán)重程度和持續(xù)時間等，幫助決策者提出緩解措施。

通過氣象衛(wèi)星云圖可預(yù)報降水量和強降水中心區(qū)域，特別是對人員稀少和地面氣象資料缺乏地區(qū)，衛(wèi)星資料能提供唯一的預(yù)報依據(jù)。用氣象衛(wèi)星的熱紅外數(shù)據(jù)，也能預(yù)測降水量，預(yù)警洪澇。在洪澇發(fā)生時，由于水體中攜帶有大量的泥沙，與清潔水體相比，其波譜特性會發(fā)生顯著變化，所以通過衛(wèi)星遙感圖像可連續(xù)監(jiān)測洪澇的發(fā)展變化、受災(zāi)情況，并按流域統(tǒng)計災(zāi)情，繪制出包括洪水淹沒區(qū)域、作物淹沒情況、堤壩決口、被淹村鎮(zhèn)和設(shè)施被毀等在內(nèi)的洪水泛濫區(qū)域圖。

順風(fēng)耳專遞災(zāi)區(qū)信息

通信衛(wèi)星的優(yōu)越性之一就是能不受各種自然災(zāi)害的影響，進行全天候、全天時通信，尤其是移動通信衛(wèi)星，它可以為行進中的車、船、飛機等移動體和個人，以及山村、邊遠地區(qū)的固定用戶提供通信服務(wù)，而且具有覆蓋區(qū)域更廣、不受地理障礙約束和用戶運動限制等優(yōu)勢，使光纖通信相形見絀、望塵莫及。

衛(wèi)星通信在救災(zāi)和其他應(yīng)急通信中能發(fā)揮更大的作用。比如，災(zāi)前，能為即將發(fā)生的緊急情況報警。災(zāi)后，可為政府救災(zāi)機構(gòu)提供與災(zāi)區(qū)的應(yīng)急通信，并為首批趕赴災(zāi)區(qū)的人員提供通信工具；幫助受災(zāi)家庭與親友聯(lián)系，并與外界恢復(fù)通信聯(lián)系；能使全世界實時了解災(zāi)區(qū)的毀壞程度和救災(zāi)情況。

如果有完善、暢通的災(zāi)情預(yù)警和直至鄉(xiāng)村一級的災(zāi)情通信系統(tǒng)，使有關(guān)部門能夠在第一時間內(nèi)獲取災(zāi)情信息，并及時開展救災(zāi)工作，能大大減少災(zāi)區(qū)的損失。常規(guī)的通信方式抗災(zāi)性差，尤其是多災(zāi)的邊遠貧困地區(qū)，基礎(chǔ)通信設(shè)施薄弱，因此不能解決這一問題，從通信的可靠性、可移動性和廉價性三方面相結(jié)合考慮，衛(wèi)星通信是災(zāi)害應(yīng)急通信體系中必不可少的技術(shù)手段。

2008年我國四川省汶川發(fā)生地震，造成光纜斷、電力斷、道路斷，四川、陜西、甘肅多個縣市的5400多座移動通信基站受到損壞，使四川、甘肅災(zāi)區(qū)常規(guī)通信全部中斷。另外，由于郊區(qū)道路、電力等基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重受損，通信設(shè)施的搶修也遇到了巨大困難，加上大雨不停，更是雪上加霜。這時衛(wèi)星移動終端立下了汗馬功勞，它在第一時間把汶川當(dāng)?shù)貫?zāi)情傳遞出去，并在整個抗震救災(zāi)期間都起到了重要的通信保障作用，廣泛用于救災(zāi)工作指揮、協(xié)調(diào)、組織，確保了災(zāi)區(qū)信息及時反饋。

北斗星定位通信全能

在緊急救援上，基于“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航定位、短報文通信以及位置報告等功能，已實現(xiàn)全國范圍的實時救災(zāi)指揮調(diào)度、應(yīng)急通信、災(zāi)情信息快速上報與共享等服務(wù)功能，極大地提高了災(zāi)害應(yīng)急救援的快速反應(yīng)能力和決策能力。2008年汶川地震時，震區(qū)通信中斷，中國衛(wèi)星定位應(yīng)用管理中心為救援部隊配備了1000多臺“北斗”用戶機?！氨倍贰钡亩虉笪墓δ茏尵仍筷牶椭笓]部的聯(lián)系保持順暢。地震造成了2000余座水庫受到不同程度的損壞，然而，當(dāng)?shù)厝匀挥嗾鸩粩啵斯た睖y十分危險，采用無人值守的“北斗遠程自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”代替人工值班便成為了最佳的方式。

我國將“北斗”技術(shù)與井下監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了對井下瓦斯?jié)舛取L(fēng)機轉(zhuǎn)停等關(guān)鍵參數(shù)的實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)流從礦井口的監(jiān)測站（PC機+“北斗”用戶機），通過“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路傳送到“北斗”衛(wèi)星運營服務(wù)平臺，經(jīng)平臺轉(zhuǎn)發(fā)，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳到各級監(jiān)測中心，實現(xiàn)了對礦井瓦斯、風(fēng)壓和設(shè)備工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)測，為我國煤礦安全生產(chǎn)提供了一種有效監(jiān)測監(jiān)控手段。

由于“北斗”可實現(xiàn)全國范圍的無縫覆蓋，具有定位、授時、短報文等功能，所以為森林防火、撲火的指揮調(diào)度提供了新的技術(shù)，有效解決了火場定位、偵察、引導(dǎo)撲救、后勤保障、損失評估等問題。

航天技術(shù)在自然災(zāi)害管理中的主要優(yōu)勢包括覆蓋范圍廣，易于實現(xiàn)大區(qū)域甚至全球尺度動態(tài)信息獲取與通信、導(dǎo)航保障；生存能力強，系統(tǒng)魯棒性高，不受地面災(zāi)害的影響；效費比高，一次性投資低，系統(tǒng)擴展性強。其主要作用包括：提供全球范圍內(nèi)的長期觀測和感知手段，為災(zāi)害機理研究、災(zāi)害預(yù)報和防災(zāi)救災(zāi)提供技術(shù)支持；為災(zāi)害救援提供災(zāi)區(qū)信息獲取、救災(zāi)指揮通信和導(dǎo)航等保障；為災(zāi)后恢復(fù)重建提供地理勘察、城鄉(xiāng)規(guī)劃等遙感服務(wù)支持。

小衛(wèi)星星座有大作用

雖然用遙感衛(wèi)星監(jiān)測災(zāi)害非常有效，但由于成本、技術(shù)等方面的原因，目前衛(wèi)星對于災(zāi)害監(jiān)測的支持還遠遠不能滿足實際需要，尤其是對于發(fā)展中國家來說，對災(zāi)害監(jiān)測和衛(wèi)星服務(wù)的需求顯得更為迫切。如何為經(jīng)濟基礎(chǔ)薄弱的發(fā)展中國家提供專業(yè)、有效、全天候的衛(wèi)星災(zāi)害服務(wù)，是一項急需解決的全球性問題。

為此，英國薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司倡導(dǎo)開展了一項國際合作，即建造由低成本、低軌道小衛(wèi)星組成的“災(zāi)害監(jiān)測星座”。優(yōu)點有三：一是現(xiàn)代小衛(wèi)具有集成度高、性能優(yōu)越、成本低、應(yīng)用范圍廣、生存能力強、發(fā)射方式靈活和研發(fā)周期短等優(yōu)點；二是采用星座設(shè)計可大大提高地面監(jiān)測覆蓋率，縮短重訪時間，其目標(biāo)是實現(xiàn)對地球上任何地方24小時重訪，為快速監(jiān)測自然和人為災(zāi)害以及其他動態(tài)現(xiàn)象提供服務(wù)；三是采用國際合作，參與該項目的國家包括阿爾及利亞、土耳其、尼日利亞、中國、西班牙和英國等，參與各國負責(zé)各自衛(wèi)星研制和發(fā)射費用，所以負擔(dān)較輕。英國薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司負責(zé)設(shè)計并建造所有“災(zāi)害監(jiān)測星座”衛(wèi)星，星座中的所有衛(wèi)星按統(tǒng)一基準(zhǔn)設(shè)計制造，但彼此間也有細微的差別；國際圖像有限公司負責(zé)“災(zāi)害監(jiān)測星座”的商業(yè)運行，各所屬國擁有衛(wèi)星并控制衛(wèi)星的軌道運行。

“災(zāi)害監(jiān)測星座”的特點是：地面分辨率高，可提供更多的災(zāi)害細節(jié)；采用新型相機，在不增加衛(wèi)星質(zhì)量和星上電能消耗的前提下，使衛(wèi)星掃描面積相當(dāng)于已有其他商業(yè)衛(wèi)星能力的10倍；重訪率高，可對突發(fā)性災(zāi)害（如火山噴發(fā)、地震等）進行觀測；成本低，前兩代星座每代只相當(dāng)于一顆普通遙感衛(wèi)星花費的一半，卻能夠基本滿足災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報所需的高質(zhì)量、全天候及重復(fù)觀測時間短的要求，并使得有的發(fā)展中國家第一次擁有了屬于自己國家的衛(wèi)星；國際合作廣泛，進一步分擔(dān)了有限的衛(wèi)星制造和發(fā)射費用。通過資源共享，技術(shù)互補，并集各國資金與技術(shù)之合力，可共同應(yīng)對日益嚴(yán)峻的自然及人為災(zāi)害。

相關(guān)鏈接

“災(zāi)害監(jiān)測星座”是世界上第一個專門用于全球災(zāi)害監(jiān)測的衛(wèi)星星座。其獲得的遙感信息用于災(zāi)害前的災(zāi)害預(yù)測、風(fēng)險評估及科學(xué)研究等，地震、火山噴發(fā)、水災(zāi)、海嘯、農(nóng)業(yè)病蟲害、水體污染等災(zāi)害的預(yù)報及研究；積極融入已有的災(zāi)害管理信息系統(tǒng)，以滿足全球?qū)?zāi)害預(yù)測、響應(yīng)、警報和通信的迫切需求；為幾乎所有自然及人為災(zāi)害（包括水災(zāi)、火災(zāi)、地震、火山噴發(fā)、山崩、海嘯、工業(yè)污染、地區(qū)沖突甚至恐怖主義事件）提供動態(tài)遙感服務(wù)。

2008年9月6日，我國環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座的首批衛(wèi)星——環(huán)境1號A、1號B星升空。它們可獲取高時間分辨率、中等空間分辨率的對地觀測數(shù)據(jù)，對我國大部分地區(qū)實現(xiàn)每天一次重復(fù)觀測，大大緩解了我國對地觀測數(shù)據(jù)緊缺的局面。2012年11月19日，環(huán)境1號C星升空。它是我國首顆民用合成孔徑雷達衛(wèi)星，入軌后與環(huán)境1號A、1號B光學(xué)小衛(wèi)星組成了“2+1”環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座，實現(xiàn)了對自然災(zāi)害進行大范圍、全天候、全天時動態(tài)監(jiān)測，增強了我國大環(huán)境變化與災(zāi)害觀測能力，形成對中國大部分地區(qū)災(zāi)害與環(huán)境情況的動態(tài)監(jiān)測預(yù)報能力。

“災(zāi)害監(jiān)測星座”現(xiàn)已發(fā)展了3代，每代都采用詳查衛(wèi)星與普查衛(wèi)星相結(jié)合的方式。2005年上天的我國北京1號衛(wèi)星是第1代“災(zāi)害監(jiān)測星座”中的一顆，全色分辨率4米，用于詳查，曾在汶川地震的救災(zāi)中發(fā)揮作用，我國還充分利用通過北京1號已建立的國際合作渠道，與英國等合作伙伴國聯(lián)系，聯(lián)合“災(zāi)害監(jiān)測星座”中的多顆衛(wèi)星共同獲取地震災(zāi)區(qū)14.67萬平方千米的數(shù)據(jù)。

第3代“災(zāi)害監(jiān)測星座”中的北京2號也為詳查衛(wèi)星，是國家有關(guān)部門核準(zhǔn)的民用商業(yè)遙感衛(wèi)星項目，已納入國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃，設(shè)計壽命7年。它采用了新型衛(wèi)星平臺，具有高速數(shù)據(jù)下傳能力，側(cè)擺機動范圍達到±45°。它運行于高度647千米的太陽同步軌道，質(zhì)量約447千克，設(shè)計壽命7年。這次發(fā)射的北京2號A、B、C（也叫“災(zāi)害監(jiān)測星座”3-1、2、3）衛(wèi)星位于同一軌道平面，星座對地球任意位置重訪周期為1天，衛(wèi)星的全色分辨率1米、多光譜分辨率4米，所以同時具有高的空間分辨率和時間分辨率，很適合用于防災(zāi)減災(zāi)。項目建成后，每年提供不低于3000萬平方千米的高分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)和信息產(chǎn)品，可為國土資源、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、城市管理、災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域提供空間信息支持。