遥望大地感知灾害的太空之眼——解读近十年来我国遥感卫星国内外应急救灾情况

文/ 郑恩红

▲东海撞船溢油事故

▲高分一号卫星2019年5月份卫星过境计算结果

目前，我国正值雨季各种自然灾害多发时节。在自然灾害的预警及救援中，卫星发挥着越来越重要的作用。特别是近十年来，我国灾害监测遥感卫星数量、种类显著增加，在轨对地观测卫星数量达100余颗，风云、海洋、资源、环境减灾、高分等遥感卫星已具备一定的业务化服务能力，在国内外减灾救灾中取得了明显成效，发挥着越来越重要的作用。

关键时刻离不开它

“要深刻认识遥感技术在新时代应急管理中的独特作用，统筹国内外卫星资源，充分发挥遥感技术在应急管理、安全生产、防灾减灾救灾中的重要支撑作用。”2月19日，国家应急管理部召开部卫星工作领导小组第一次全体会议作出这样的明确要求。

近年来，遥感卫星对地观测技术被广泛应用于气象、海洋、测绘、环境监测等领域，成为对各类灾害进行预报和评估的利器，每年挽回自然灾害损失达数百亿美元。

“看这个，全国现在有这些地方在着火。”全国政协委员、国家大气环境监测卫星工程应用系统副总设计师、中国气象局国家卫星气象中心业务科技处处长张兴赢指着手机上的卫星遥感实时图像说道，“卫星是24小时不休息的‘眼睛’，什么都能看到，哪怕是很小的着火点。”

通俗地理解，遥感卫星就是帮助人们从天上遥远地感知地面的“眼睛”。这些不知疲倦的“眼睛”高挂太空，“遥望”大地，拍摄传回台风运动、水体污染、森林大火、洪水泛滥、地震破坏等的近实时图像和照片，各类灾害均能一览无余。

2018年1月6日晚8时左右，北京的夜格外寒冷，长江口以东约290公里处发生东海撞船溢油事故。在风、海流共同作用下，失事油轮开始向西北方向漂移，撞船后油的走向问题引起重大关注。

这种情况下，卫星是最佳的应急手段。收到通知后，中国资源卫星应用中心立即启动应急机制调动遥感卫星，及时安排成像，第一时间呈现处理结果，海洋卫星中心的专家则据此判断溢油的面积以及未来的大致走向。

时间紧急，过程复杂。卫星应用中心不仅需要知道有哪些卫星经过事发点上方，而且需要删除原有指令，注入新的指令。删除指令意味着原有的成像暂停，需要通知地面接收站取消原有的任务和计划，通知新的接收计划。

指令的删除与重置需要通过测控站操作，前提是卫星必须处于测控范围内。雷达卫星成像时间是在早上6点和晚上6点，成像数据接收之后还需要进行处理，因此中国资源卫星应用中心运行事业部的相关工作人员需要在特定的时间点才能开展工作，早上6点前必须到位，晚上8点左右才能离开。

▲卫星遥感监测金沙江滑坡形成堰塞湖

整个事件的应急观测周期相当漫长，从1月6日直到5月底才结束，持续了近5个月的时间，几乎没有喘息。类似的例子不胜枚举。

“遥感卫星居高临下，俯瞰大地，提供了另一种看目标的方式，是对人类观测目标的一个有益补充，尤其在应急救灾方面的作用不可替代。”中国资源卫星应用中心遥感运行事业部部长曾湧说。

应急救灾有多种手段，卫星观测是其中重要的手段之一。灾害发生之后，能够及时监测，发现受灾的情况，据此来组织人员、财产的转移以及进行伤亡评估。此外，更重要的是，卫星每天都处于运行和成像状态，因此有一整套丰富的历史数据作为参考和支撑，有了比较对象，就可以对灾害严重程度和影响程度进行评估。

“卫星有着自己不可替代的特殊性，运行轨道相对固定，一个周期范围内就可以把全国乃至全球覆盖一遍，周而复始，就有海量的历史数据。”曾湧说，“通过遥感的技术手段或途径，进行分类对比，从中发现变化。”

应急救灾渐显成效

我国在遥感卫星应用方面起步晚，发展快。十年前，卫星数量不足，对于应急救灾领域的应用缺乏深入认识。如今，利用遥感卫星进行应急救灾已经成为新常态。

经过近十年的探索与发展，我国在卫星遥感应急救灾中取得了明显成效。眼下，遥感卫星在应急救灾方面发挥着愈加重要的作用，这与卫星资源、应急机制等都息息相关。

▲雅安芦山县太平镇房屋损毁评估

▲雅安芦山县县城地震房屋倒塌航空遥感监测结果

▲森林火灾遥感分享展示

随着我国灾害监测国产卫星资源日益丰富，国产遥感卫星支撑应急救灾的能力明显增强。据应急管理部国家减灾中心的统计，2008年汶川地震期间，获取的22种灾后卫星数据中仅有23%为国产遥感数据。

而现在，针对重特大自然灾害，获取的多尺度灾后国产遥感卫星数据的种类、数量、质量等均有大幅提升。以2018年10月～11月金沙江白格滑坡为例，灾后国产遥感卫星监测数据在获取种类和数量上均达90%以上。

遥感卫星数量增多的同时，还建立了稳定的数据获取机制，遥感卫星数据获取时效性显著提升。较十年前以天为计算的灾害遥感应急监测时效，目前高分辨率遥感应急监测时效已提高到最快6小时，中分辨率高分四号卫星应急监测数据获取时效已提升到最快3小时以内。

此外，相关业务运行模式和技术流程日益清晰，应急管理部国家减灾中心建立了常规和应急业务模式，并形成相应的遥感应用产品和技术流程。针对重特大自然灾害，建立了“天-空-地-现场”灾害损失实物量遥感评估业务，遥感监测评估指标日趋完善，综合评估时效提高约5倍。

资源卫星应用中心遥感运行事业部主要负责调度在轨卫星资源并向各用户部门提供卫星图像资料。最初仅限于利用卫星开展具体的监测，如2008年的南方雪灾、汶川地震等，虽然利用卫星资源进行救灾，但因在轨卫星资源少、流程不够清晰，与应急要求仍旧有些差距。经过2013年雅安地震的洗礼，积累了一些经验，逐渐形成一套利用卫星进行减灾救灾的体制、机制，实现了整体上一个大跨步。

已经在资源卫星应用中心遥感运行事业部工作十多年的研究员陈卫荣，对此深有感触。2013年雅安地震发生后，她和她的团队尝试通过建立卫星应急调度机制、数据快速处理与共享机制以及用户沟通机制来提供应急服务。他们大致摸索出一套流程，比如在应急时，如何调动卫星，如何跟用户联系，如何分享数据，之前无序的状态开始大有改善。

▲雅安芦山县7.0级大地震的地质构造解析图

最近几年，步入一个崭新的时代，卫星资源在救灾时被更广泛地应用，应急救灾频率也随着提高，从之前的一年几起到现在每年最多甚至高达40次。一年有200天左右处于应急救援状态，应急服务成为新常态，建立了7×24小时的值班机制，时刻准备着应急机制的启动。

更注重灾前预警监测能力

“卫星遥感技术应该参与全链条应急管理工作。”张兴赢表示，他此前参与过台风“山竹”的气象预报监测工作和金沙江白格堰塞湖处置卫星监测工作。

目前我国遥感卫星在应急救灾事件中所发挥的作用不仅仅是灾害发生后提供卫星图像数据，它同样在灾前的预警中发挥作用，只不过并不同于传统意义上所理解的预测。

“自然灾害的发生并非毫无征兆，它是一个渐变的过程，表现为时间轴上系列变化的累计结果。”陈卫荣介绍。遥感卫星通过预先对灾害高发地特定时期的重点监控，实现早发现早预防，进而达到防灾减灾的目的。

陈卫荣手头的一张汇总表格，使得2019年陆地观测卫星应急数据服务情况一目了然。表格中的数据统计截止到4月底，短短的4个月时间内就已经有30多项任务，其中不少是事先预防性的监测，“火灾监测”“洪水监测”等字眼不断映入眼帘。

就拿洪水监测来说，春季随着气温逐渐升高，会有河流解冻、高山积雪融化等自然现象，但也伴随着隐患。“新疆融雪性洪水监测”的任务从3月7日开始，到6月中旬才结束，仍在进行中。

应急管理部国家减灾中心相关负责人表示，为适应新时代应急管理工作新定位、新要求，满足全天候、全天时、全要素、全球化服务的灾害监测业务需求，灾害遥感应用从注重灾后监测评估向注重灾前风险监测转变。

同时，应急管理部提出，要加快编制应急管理卫星发展规划，要在体制机制上积极探索创新，整合各部门卫星工作职责，建立健全自主可控、资源统筹、调度灵活、运转高效、多方参与的工作机制和对外协作机制，要加快推进卫星应用工作，加强遥感应用与云计算、大数据、人工智能等前沿技术的融合，打造面向多灾种、全过程和多要素的立体监测能力，实现从灾后观测分析向灾前风险预警的业务转型。

国际舞台上大显身手

实际上，中国的遥感卫星不仅参与了国内的灾害监测和减灾救灾，还迈出国门，服务世界。其中，中国国家航天局作为正式成员，代表我国参加空间与重大灾害国际宪章（CHARTER）组织就是其中的典型代表。

▲云南省安宁市森林火灾损失评估专题图

▲CHARTER机制运行图

CHARTER组织就像是一个国际减灾救灾互助互惠俱乐部，加入这个组织首先得有自己的卫星。空间与重大灾害国际宪章中国国家航天局执行秘书王志刚这样描述：“急你所急，供你所需，17个成员国利用自己的卫星为全球的8种常见自然灾害和2类重大灾害提供全天候实时的应急数据提供服务。”响应的灾害类型有地震、洪水、台风、滑坡、泥石流等自然灾害和海上溢油监测，突发性工业污染等重大灾害。

CHARTER组织是政府间的国际组织，主要目的是利用各成员国的卫星为全球重大灾害提供及时的数据响应服务。目前有34颗卫星在轨运行，这是一个非常强大的国际减灾救灾卫星虚拟星座，当全球任何一个地方有灾害时，根据需要，可以申请所有卫星对同一个地点进行成像，所以响应速度非常快。截至今年4月底已经为全球129个国家提供了超过600次的服务。年平均启动50次左右，能够涵盖全球一半以上的重大灾害。

当中国有灾害的时候，该组织中的各国卫星都会为中国提供卫星服务；当其他国家有灾害的时候，中国卫星也要为之服务。“这是一个国际大舞台，是树立航天大国形象的一个很好的平台。”王志刚说。

近年来随着我国国力增强、空间基础设施建设的逐步实施，我国有越来越多的卫星加入值班卫星的行列，为国外提供帮助，已经为30多个国家提供了中国卫星的应急数据服务，仅2017年一年就提供了14次卫星应急成像服务。

过去我国加入的值班卫星数量少，对灾害响应的速度不够快，如今我国值班卫星数量增多，数据质量大幅度提高，被采纳率增大，大大提升了中国航天在国际上的形象，彰显航天大国的责任担当，提升了话语权。

“航天大国的形象要靠点点滴滴来树立，从脚下一步步做起，让其他成员和受灾国家感受到中国实实在在的贡献，用实力来获得认可。”王志刚深有感触。

我国于2007年加入CHARTER组织，十多年来，该组织共为我国重大灾害提供了25次应急请求服务，在汶川地震、玉树地震、甘肃舟曲泥石流等重大自然灾害中发挥了巨大的作用。当时我国只有1颗值班卫星，现在，我国已经有高分三号、四号和风云三号等6颗卫星列入值班卫星。最近一年来，CHARTER组织对我国卫星数据的需求不断增加，国际同行对我国的卫星的贡献充分肯定，寄予厚望。

2020年4月～10月，中国将再一次担任轮值主席国，负责CHARTER组织的运行工作，用更多的中国卫星为国际灾害监测和应急服务贡献更大力量。

▲卫星遥感监测森林火灾

▲菲律宾“海燕”台风监测

▲印尼洛司马威