卫星:让救灾效率大提升

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大规模自然灾害发生时的共同特点是对灾区的交通、电力、通信等基础设施造成严重损害，导致的结果是使灾区的对外交通、通信、电力中断，外部难以及时了解到灾区的状况，执行救援任务的人员和物资也很难准确定位到受灾位置，增加了快速有效的救援难度。

随着科学技术的发展，卫星通过强大的遥感监测、应急通信和导航定位功能，在灾害救援过程中起到愈加重要的作用。

▲北斗全球卫星导航系统概念图

遥感监测给救援加装“天眼”

灾害救援中，受限于交通、通信与天气状况，传统手段往往难以实时获取受灾区域的状况，而遥感监测卫星由于自身独有的居高临下优势，能够快速获取受灾地区图像，是目前人类快速实现全球或大区域对地观测的唯一手段，相当于为救援行动加装了“天眼”，能够有效地为灾中救援提供信息支撑。

中国自然灾害种类多样，对遥感卫星的技术性指标和数量要求都不相同。纳米级的高光谱卫星可以对农业灾害、地质灾害等进行精细辨识，而不同波段、极化方式的微波遥感卫星则可以对灾害进行全天候监测。

大尺度干旱、洪涝灾害需要大幅宽、中低分辨率遥感观测能力，而对于由地震、滑坡、泥石流等灾害引起的房屋、道路等损毁，就需要米级甚至亚米级的空间辨识能力进行精细化评估。

从观测频次角度看，灾害发生受大气、地理环境、地质条件等因素影响。虽然，干旱等缓发性灾害的变化较慢，对灾害重访观测时间要求不高，可以以天、旬等为单位进行观测，但台风、森林和草原火灾的发展变化很快，观测时间间隔需要达到小时甚至分钟级。因此，需要多平台、多载荷、多分辨率相结合，通过高低轨、中高分辨率卫星组网来提高灾害综合观测、高分辨率观测和应急观测能力。

目前，我国卫星遥感已经向地球整体观测和多星组网观测领域发展，逐步形成了立体、多维、高中低分辨率结合的全球综合观测能力（《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015年—2025年）》）。我国已基本建成“环境与灾害监测预报小卫星星座”“风云”“海洋”“资源”等卫星系列，以高分系列卫星为代表的新一代新型遥感卫星正加速发展，推动着我国灾害遥感从研究应用型向业务服务型转变。

另外，围绕灾害形成机制的不同，我国在卫星遥感监测的应用领域做了大量的理论与应用研究，尤其是对干旱、洪涝、地震与地质灾害等方面的监测取得了很多成果。在国产卫星及应用技术蓬勃发展的带动下，出现了一批业务化运行的灾害遥感应用系统，这些业务系统在支撑防灾减灾工作的科学决策方面发挥了重要作用。

同时，在高分辨率对地观测系统、卫星及应用战略性新兴产业化项目等国家重大专项和产业化推广项目支撑下，国家很多部门都开展了业务化应用系统的打造和向省级部门的示范推广。随着“高分一号”“高分二号”和“高分四号”的发射，这些业务应用系统在利用国产卫星数据支撑国家与地方业务能力方面发挥了很大作用。

在灾害发生中，结合洪涝、地震、滑坡、泥石流等灾情特点，卫星遥感监测工作主要包括灾区本底影像、地表覆盖类型分布、人口密度分布、地形地貌、三维场景和灾害范围等。

其中，灾区地表覆盖类型主要根据高分辨率遥感影像提取居民地、耕地、林地、草地、水域等分布情况。地形地貌和三维场景主要基于已有的本底影像和地形信息展示灾区的地理环境。灾害范围监测主要是在获取灾中遥感影像后，通过多时相数据的比对分析，快速完成灾害范围分布图的制作。

2008年汶川大地震发生后，遥感卫星群发挥了巨大作用，通过使用卫星对地震灾区进行密集成像，同时迅速调集卫星在之前拍摄的这一地区的图像进行对比，使其灾情监测和评估的效果得到了加强。

因此，卫星遥感影像在救灾指挥中已经成为应用最快、最广的信息源，及时推动了救灾指挥、灾情监测和评估等工作。

▲印尼地震灾害国内卫星应急数据覆盖图

▲高分二号卫星云南普洱地震后融合影像数据

▲吉林一号卫星拍摄老挝南部的桑片-桑南内水电站项目的副坝发生溃坝的图片

应急通信让救援指令“畅通无阻”

根据以往自然灾害救援经验，在大规模自然灾害发生后，灾区公众通信网络往往会遭到毁灭性破坏，而这正是外界最需要了解灾情的时刻，也是灾民发出求救信号和实施自救的关键时刻，是抢救生命财产的关键时期。

在灾害造成通信中断情况下，传统应急通信手段进入灾区耗时较长，往往需要一天甚至几天时间，如何保证通信畅通，救援指令通畅，提高救援行动效率，最大可能地降低伤亡和损失，是灾害应急救助信息保障需要解决的关键问题。

这时，卫星应急通信的覆盖面广、灵活性高、快速部署、受地面条件限制小、自成体系的特点，使之成为灾中公共通信网络在修复之前，应急指挥救援的重要保障手段。

卫星通信在灾害救援中的应用主要体现在以下几个方面：一是满足语音通信的需求，将灾情及时上报，并实时传输救灾指挥调度、灾害现场人员的信息；二是满足数据通信的需求，传送各种灾情监测数据，以及接入互联网；三是满足视频通信需求，将实时视频监测信息和现场视频采访信息上报，供减灾救灾指挥调度使用；最后是满足广播通信的需求，包括利用卫星广播手段向灾区发布有关灾害及救助信息，发布各项救灾避灾措施并及时发布灾害预警预报信息。

从国际自然灾害应急处置上看，很多国家都充分利用了卫星通信不受地面设施影响的特点，在应急指挥和救援中发挥了不可或缺的作用。

近年来，我国同样借助卫星通信的优势开展防灾通信的各项工作，并取得了较好效果。例如，汶川大地震发生后，在地面通信全部中断的情况下，多颗通信卫星启动应急通信服务，通过在现场安装的卫星通信小站为受灾群众免费提供卫星电话服务；通过广播电视卫星，实现了灾后实时视频传送，保障了灾区信息的及时传送和指挥命令的畅通。

▲应急卫星通信车

▲2017年8月8日，四川阿坝州九寨沟县发生7.0级地震，中国电信卫星应急通信车紧急赶赴灾区

▲九寨沟地震后紧急救援

“北斗”让救灾行动更加“精准”

在灾中救援期间，救援队伍的飞机、汽车以及个人在灾期灾区的复杂环境中，如何确保行动的准确性、安全性和有效性是个重要的问题，而要解决这些问题，就需要使用卫星导航定位系统。

“北斗”作为我国独立发展、自主运行的全球卫星导航系统，是国家正在建设的重要空间信息基础设施，该系统能够提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，具有导航和通信相结合的服务特色。

通过多年发展，这一系统在测绘、交通运输、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域得到应用，起到显著的经济效益和社会效益，特别是在四川汶川、青海玉树等抗震救灾中发挥了非常重要的作用。

北斗系统具备为救灾行动提供实时定位的能力。在汶川地震救援过程中，为了抢在“72小时”黄金时间内进行救援行动，救援管理中心以最快速度为救援队伍调剂、配发“北斗”设备，在最短时间内为抗震救灾总指挥部、成都军区联合指挥部及一线抗震救灾队伍，搭建起了一个信息反馈及时、定位准确、救援力量位置态势共享的应急指挥控制平台。

同时，该系统也为指挥员全面掌握救灾情况、实时指挥调度救援行动提供了可靠、有效的指挥手段，为就近部署、合理编组、快速开进、科学施救创造了前提条件，争取了时间。

另外，北斗系统还能够为救灾行动提供导航与信息服务。自然灾害发生后，往往伴随着地质环境的变化，如何准确到达目的地是救援行动的重中之重。北斗系统能够指引救援队伍准确找到目标，并可以通过双向短文通信功能更准确，及时地了解到现场状况和指引救援队伍行动。例如，救援队伍在开进途中，有新发现的被围困群众，可以利用北斗系统通知指挥中心增派人员，需要直升飞机运送伤员时，也可以将空地位置，周边天气情况向上级报告，方便飞机降落。

在汶川大地震期间，由于道路和通信中断，我国空军及时派出15名空降兵勇士，携带北斗一号导航卫星系统从4999米的高度空降震区，在第一时间发回了关于茂县等难以进入地区的灾情数据，为外界及时掌握灾区情况发挥了重要作用。

总之，卫星在灾害救援中正发挥着越来越大的作用。未来，随着卫星技术的进步和对卫星应用的不断研究，我们有理由相信，卫星在抗灾救灾领域一定会更加不可替代。