卫星减灾 国际携手

文/松堂

除了空间与重大灾害国际宪章外，目前各种国际合作卫星减灾机制为数不少，有区域性的，也有全球性的。我们很难在一个专题中把所有合作机制都介绍清楚，在这里挑选一些影响力比较大、运行效果比较好的加以介绍。

联合国卫星中心项目

联合国卫星中心（UNOSAT）是联合国训练研究所的一部分，其任务是应联合国各基金、方案和专门机构的要求，提供卫星分析、培训和能力发展，支持会员国各自开展卫星图像分析，并提供使用地理空间信息技术方面的培训。UNOSAT 提供开放下载的地图库中可以找到应对灾害、复杂紧急情况和冲突局势的公共分析、数据和其他产品。

不仅仅是减灾

UNOSAT 通过利用科学和创新技术，为各国制定政策、规划和决策提供信息，并提供更好的工具和解决方案。发展技术能力并建立强大和可预测的机制，来访问数据集和开放数据平台非常重要。因此，能力发展和培训才是UNOSAT 的基本职能，而不是日常值班。

▲ 联合国卫星中心项目工作人员在孟加拉的办公室

UNOSAT 开发的学习解决方案，主要涉及地理空间技术应用、减灾、气候适应力、保护文化和自然遗产，还大力加强灾害管理当局利用地理空间应用进行备灾和救灾的能力。

UNOSAT 不仅仅是一个卫星减灾项目，它还服务于人权保护的目的。比如，利用卫星图像作为证据，提供高质量的分析，支持联合国人权事务高级专员办事处、国际刑事法院、联合国教科文组织、缅甸独立调查机制和其他使用卫星图像分析的实体，分析城市、城镇和农村地区住房的破坏情况，武器和部队的位置和处置情况，坟墓、拘留设施、文化遗产等等。2022 年以来，UNOSAT 在6 起案件中向国际刑事法院提供了监测和分析能力。

UNOSAT 还服务于保护文化遗产方面，与联合国教科文组织建立了牢固的伙伴关系。卫星图像分析有助于记录多个国家文化遗产地的状况。

UNOSAT 也支持联合国维和行动，包括特使办公室、联合国行动和危机中心以及联合国各特派团和国家办事处，定期更新关键地区和局势的地理空间信息。从卫星图像中获得的信息，客观性和相关性能让合作伙伴更全面地了解情况。特别是在联合国特派团无法进入的地区，近实时的卫星识别和记录有着很大优势。例如，UNOSAT 监测了关键边界地区，评估了重大国际冲突造成的破坏，监测了人口流动状况，包括人道主义走廊的出入状况，分析了可能违反武器禁运的信息，监视了港口和机场等等。

AI 的应用

UNOSAT 最近在启动新的技术，也就是探索人工智能（AI）在人道主义中的应用。UNOSAT 多年来开发的大量矢量数据，是人工智能和相关发展的训练数据集。UNOSAT 正在设计、开发和部署应用于卫星图像的深度学习模型，用于人道主义援助和灾难响应，如洪水分析、避难所测绘、损失评估等。

在这个问题上，中国学术界发挥了很大作用。2019 年，联合国训练研究所与武汉大学签署了一份谅解备忘录，目的是充分利用UNOSAT 的人工智能遥感研究和创新能力。即使在疫情期间，合作依然在积极实施。武汉大学的新生可以通过远程方式，在日内瓦联合国卫星项目总部实习。

哥白尼应急管理服务

哥白尼应急管理服务（CEMS）是哥白尼计划的一部分，是由欧盟委员会管理的欧盟地球观测计划，并与欧盟成员国、欧空局、欧洲气象卫星应用组织、欧洲中期天气预报中心、欧盟机构和墨卡托海洋公司合作实施。该方案旨在根据卫星地球观测和实地（非空间）数据开发一套欧洲信息服务。

▲ 联合国卫星中心项目为所罗门群岛提供支援

▲ 联合国卫星中心项目用于维和

▲ 芬兰冰眼卫星

哥白尼应急管理服务的职责

CEMS 由欧盟委员会通过联合研究中心直接管理，提供洪水、森林火灾和干旱的预警和风险评估，并提供从卫星图像中获得的地理空间信息，说明世界各地（危机之前、期间或之后）自然和人为灾害的影响。地图和数据的制作主要通过与欧洲工业界和学术界签订的服务合同进行。通过这些服务，它支持危机管理人员、民防和水文气象当局，处理自然灾害、人为紧急情况和人道主义危机。作为欧盟的一项服务，CEMS 的首要任务是响应欧盟的需求和利益，无论是来自欧盟内部还是外部。紧急管理服务免费提供给授权用户。

哥白尼的重点是服务于全球应急和灾害管理。它持续通过卫星图像分析灾害事件，数量逐年增加，预报和监测系统不断改进。哥白尼系统并不绑定具体的卫星，它不但能利用欧洲自身丰富的遥感卫星资源，也逐步引入其他国家发射的遥感卫星。

▲ 联合国卫星中心项目的南苏丹洪水分析

具体服务方式

哥白尼系统的目标用户包括区域、国家、欧洲和国际各级危机管理领域实体和组织，允许公民或私营公司访问和利用各类数据库，包括CEMS 映射激活的历史数据，以及欧洲森林火灾信息系统、欧洲洪水警报系统和全球洪水警报系统，以及欧洲干旱观测/全球干旱观测数据库。

▲ 哨兵1 号卫星拍摄的摩洛哥地震图

▲ 哨兵卫星拍摄的菲律宾石油污染

在具体应用上，保险公司可以检查与人类活动、自然现象有关的关键基础设施稳定性，这些自然现象可能会对建筑物产生重大影响，通过评估挽救生命和战略资产。石油和天然气公司可以管理和监控分散在全球偏远地区的资产和设施。农业单位可以在季节性自然灾害或人为事件（例如在冲突地区）之后评估作物状况，从而提高他们有效规划对策的能力。

哥白尼计划主要提供按需测绘与预警监测服务。所谓按需测绘，可以支持应急管理周期的所有阶段，包括准备、预防、减少灾害风险、应急响应和恢复。在这项工作中，快速制图团队根据各类卫星图像，为突发紧急情况创建专题地图；风险和恢复团队提供信息，以协助有关灾害预警和事后活动的决策。

早期预警和监测提供持续的灾害预测和监测信息，以协助洪水、干旱和森林火灾的准备和应急响应。持续监测产品也可支持灾害预防计划和救援。

欧盟委员会为自己设置了防灾减灾、应急救助、风险管理等机构职能，而哥白尼EMS 通过向这些职能部门提供卫星信息和其他免费数据源，帮助他们进行决策和行动。

通过CEMS，用户可以免费、开放地访问哥白尼计划的大量实时和历史数据集，以及来自哥白尼合作伙伴机构的信息。

CEMS 解决由自然灾害（洪水、野火、地震、海啸、火山爆发、山体滑坡等）以及欧盟内外的人为危害（工业事故、石油泄漏等）引起的灾难。考虑到不同国家不同的地理、社会和政治特征，会影响这个国家的灾害应对能力，所以CEMS 会根据区域需求调整地理空间数据。

服务模式

CEMS 按需测绘服务只能由授权用户通过欧洲公民保护和人道主义援助行动总干事的应急响应协调中心直接激活。每个欧盟成员国都有一个指定的授权用户。欧盟成员国的其他非授权用户希望激活CEMS 测绘服务，必须通过所在国家的联络人。除敏感地区之外，所有地图产品均可在完整、免费和开放的基础上在线获得。

欧洲洪水警报系统的合作伙伴可以通过可定制的 Web 界面和 Web 服务实时访问信息。任何负责洪水预报、洪水风险管理的欧盟国家、地区或地方当局都可以成为欧洲洪水警报系统的合作伙伴。此外，如果与负责预测的国家当局达成协议，其他机构也可以成为合作伙伴，实时访问全球洪水警报系统产品。

欧洲森林火灾信息系统是一个开放的系统，其信息可通过基于网络的地理信息系统访问。欧洲森林火灾信息系统数据和服务旨在支持各国的国家消防服务，向欧洲、西亚和北非的40 个国家发布火灾信息。

▲ 卫星图像制作的智利山火灾区范围图

▲ 多源卫星融合形成的利比亚洪水影响图

联合国的灾害管理与应急反应天基信息平台

联合国的灾害管理与应急反应天基信息平台有一个奇怪的缩写：Spider，和“蜘蛛”的拼写一模一样。这个平台是在1999 年提出的，当时第三次联合国探索及和平利用外层空间会议发表了一份决议，即《空间千年关于空间和人的发展的维也纳宣言》。宣言指出，要通过国际合作，致力于研究和推广全球综合性运行系统，提供地球观测通信和其他空间相关的服务，尽可能利用现有资源填补灾害管理中用户需求、国家能力和使用现有空间数据和技术之间的差距，在世界范围内开展灾害的缓解和预防工作。

为了落实决议中的内容，联合国外空委在2001 年设立了灾害管理行动小组，2004 年正式提出设立国际灾害管理空间协调机构的建议，2004 年10 月联合国大会决议同意成立专家组进行方案论证。2006 年，Spider 平台正式成立。需要指出的是，中国在这个天基信息平台机制当中发挥了重要作用。平台一共设有3 个主要办公室，其中联合国外空委平台工作团队设在维也纳，下设北京办公室和波恩办公室。北京办公室就设在中国民政部减灾中心的大楼内。

与联合国训练研究所的信息服务平台类似，Spider 系统更多的是支持各个国家的能力建设，主要责任是在各个空间合作机制当中进行协调。Spider本身并没有实体化的执行机构，如果要启动Spider 机制，需要通过空间与重大灾害国际宪章等机制来获取卫星图像以及绘制地图。

在上述3 个办公室当中，维也纳办公室负责Spider 所有活动的协调，负责制定延伸活动和框架实施方案，确保专家参加相关的大会和会议，支持区域性和国际研讨会的举办；波恩办公室的主要工作是汇总关于如何利用空间技术进行防灾减灾的信息，获取相关国际组织的计划和信息，研究空间技术用于防灾减灾的案例研究和最佳实践途径，实施存档数据等。伯恩办公室还负责建立网站，向用户提供如何获取和利用空间技术减灾方案的信息。

波恩办公室还负责3 项工作，分别是建立实践社区、知识管理和转移培育联盟平台。建立实践社区，就是让不同国家的空间技术应用和灾害管理之间，能够建立起一个学术交流和相互帮助的朋友圈。知识管理和转移相对容易理解一些，就是把一些用户的成功经验或者失败教训搜集整理出来，提供给所有的其他用户。这其中还包括对用户需求和最佳实践的凝练。培育联盟平台分为两个方向，水平的和垂直的。水平协调就是在相同职责相同等级的防灾减灾机构之间建立起合作关系，相互在空间技术应用方面进行协调和支持。垂直协调就是在相关国家级的有关部门科学机构或者空间系统运营单位、人道主义援助和民事保护者之间进行协调和互动，建立空间减灾信息的供应链。因为是在联合国框架之下实施，总体来说上述工作都是免费的。同样，这个机构也不和具体的卫星绑定。

北京办公室主要负责实施两项工作，一是科普教育，向有关民事保护组织、投资机构、教育机构、媒体、政府和非政府组织开展空间技术减灾应用的教育；二是汇总有关地区、有关国家的风险信息，支持将空间技术用于减灾的效果评估。

中国在这个机制当中发挥的作用得到了联合国的高度肯定。2015 年，Spider 北京办公室的主任史威士·赖文还亲自撰写文章，向中国政府表示自己的敬佩之情。他说中国投入了大量人力物力，推动实现天基技术在灾害管理中的应用，中国的民政部、国家减灾中心与国家航天局、中国科学院、各大高校等机构积极开展工作，致力于将对地观测纳入灾害管理之中，让中国的灾害早期预警应急响应和灾后恢复重建能力得到了显著的提升。

随着气候的持续变化，人们对卫星减灾的需求会越来越多。让人乐观的是，如今各国发射的卫星也越来越多，减灾部门可用的卫星资源也越来越多。各类国际合作机制的存在，也可以让减灾部门用最快速度拿到自己关心区域的卫星图像。哪怕是没有卫星的国家，也可以享受到天基信息的服务。现在的焦点是，如何用尽量短的时间把卫星图像处理出来，形成专题地图作为决策依据。哪怕宪章机制，也要一两周的时间才能出图，在很多场景下只能用来事后分析，或者制定长期减灾方案，不能为现场救援提供直接支持。最理想的情况是灾害发生后立刻出图，形成近实时乃至实时服务能力。这将是卫星减灾界今后一段时间的重点工作。

▲ 高分四号卫星澳大利亚火灾影像

▲ 中国高分卫星为印度提供的洪水分析图