全球衛星減災合作進展與展望

李素菊

李素菊，應急管理部國家減災中心研究員，空間與重大災害國際憲章項目經理，衛星應急制圖國際工作組成員，曾任聯合國災害管理與應急反應天基信息平臺北京辦公室高級專家和世界糧食計劃署項目官員。2003年獲北京大學城市與環境學院博士學位，現主要從事防災減災衛星論證、應用、科研與國際合作工作。先后主持民用高分專項、國家重點研發計劃、自然科學基金等項目或課題5項，目前負責國家重點研發計劃項目“星機地協同的大地震災后災情快速調查關鍵技術研究”課題研究。作為技術骨干參與民用空間基礎設施10 多顆衛星的論證與在軌測試工作。發表論文30 余篇，參與編寫出版專著4 部。

災害與災害風險是世界各國面臨的共同挑戰，具有全球時空分布不確定和造成損失影響嚴重復雜的特點。衛星遙感的全球覆蓋與動態觀測能力為全球災害監測提供了有效手段，已經成為各國防災減災的重要支撐信息。但與災害的全球化分布不同，目前全球的衛星遙感技術與資源主要集中在少數技術發達的國家。衛星資源的相對集中與災害風險全球分布之間的不平衡，嚴重影響了有限遙感衛星資源的全球防災減災應用效能和對重大災害應急監測的效率，且隨著衛星技術的迅速發展和災害風險的日益增加，這種不平衡趨勢將進一步加劇。通過開展衛星減災合作，加強數據共享和協同監測，能夠大幅增加全球可用衛星資源的種類和數量，有效提升衛星遙感對全球災害和風險的監測能力（圖1）。通過開展國際合作，能夠針對一次災害過程使用更多不同類型的衛星資源開展監測，顯著提升監測的時空效率和信息豐富程度，對于衛星資源缺乏卻遭受重大災害影響的國家來說尤其重要。當前，衛星減災應用已經成為衛星遙感應用最為活躍的國際合作領域之一，并呈現不斷擴展、延伸和深化的趨勢。本文從國際倡議、合作機制、合作應用和未來趨勢等方面對全球衛星減災合作情況進行了回顧與展望。

國際框架與倡議

國際社會一貫高度重視和積極推進空間減災合作。早在1999年第三次聯合國探索及和平利用外層空間大會上通過的《空間千年：關于空間和人的發展的維也納宣言》，就明確提出“通過國際合作的方式支持減災救災防災，特別是國際重大災害的全球衛星系統，充分利用各已有的衛星遙感、通信和空基服務能力，填補全球衛星覆蓋的不足”的倡議。為推動倡議的落實，聯合國外層空間委員會組織制訂了具體行動計劃，并結合其年度會議持續推動和落實，自此開啟了全球衛星減災合作蓬勃發展的篇章。目前正在空間和減災領域執行的兩個最有影響力的國際倡議和框架，均將加強空間減災合作作為重要內容。2018年6月，在紀念“第一次聯合國探索及和平利用外層空間會議五十周年”會議上通過的成果文件《空間作為可持續發展的驅動因素》，鼓勵各國積極開展更廣泛的國際空間合作，包含但不限于能力建設、信息與基礎設施共享和聯合項目等內容，協助各國實現可持續發展與減輕災害風險目標，針對成果文件，聯合國外空司正在組織制訂2030年之前的行動計劃。特別是2015年3月通過的《2015—2030年仙臺減輕災害風險框架》，將天基技術作為其第一優先領域理解風險的重要手段，明確提出在區域和全球層面通過國際合作促進和加強天基技術減災技術應用與服務，強化衛星遙感地球觀測和災害監測能力。以上的合作框架和倡議為全球衛星減災合作提供了目標和方向。

圖1 空間與重大災害國際憲章成員

全球衛星減災合作機制

自1999年第三次外空大會倡導加強全球衛星減災合作以來，衛星減災合作機制不斷探索、新創和完善，目前正在運行并覆蓋全球的衛星合作機制就達十余個之多，有些是專門針對衛星減災應用設立的合作機制，有些則是作為衛星應用合作框架的組成部分。大部分機制的提出是緣于空間部門推動空間技術應用合作的成果，有些機制的發起則是來自空間科技領域以推動科技發展為目標，但目前尚未出現由減災部門發起和倡導成立的合作機制。現有的衛星減災合作機制以面向重大災害應急監測應用的合作機制居多，發展也最成熟。

衛星減災工作從環節上大體可分為應用需求、數據提供和技術服務等三個部分，所對應的相關主體分別是減災用戶、衛星運營方和技術提供方。衛星減災合作就是由多個利益相關方在不同環節之間的協調合作展開的，通過一定的規則予以約定則形成機制。不同合作機制其合作宗旨、合作資源和運行模式均不盡相同。從合作資源來說，有些機制側重數據合作，有些則側重技術合作。從運行模式來看，以政府主導的合作機制，運行管理相對嚴密一些；而自發形成的一些機制運行則相對松散。以下是目前影響力較大但合作方式不同的四種衛星減災合作機制,分別代表數據、信息、服務和科技等合作驅動類型。

（一）空間與重大災害國際憲章

空間與重大災害國際憲章是空間數據驅動并覆蓋災害應急監測全過程的合作機制，是在1999年聯合國第三次外空大會上由歐洲空間局和法國國家空間中心聯合發起的，旨在促進利用空間資源，支持自然或技術災害管理的人道主義合作。2000年11月1日，憲章正式生效運行，由17個來自各國空間部門和衛星運營機構的成員組成（圖1）。空間與重大災害國際憲章被公認為空間減災領域運行最為成功的合作機制，這得益于其明確的協議內容、豐富的衛星資源和嚴密的運行流程。該機制具有目前世界上種類和數量最多和最先進的衛星資源，僅在軌衛星數量就多達34顆，包括雷達和光學兩大類，其中光學衛星分辨率最高達0.31米，為全球災害應急監測提供了重要保障。憲章通過設在歐空局的值班室24小時不間斷運行，授權用戶可通過成員國或聯合國系統申請啟動，獲得從衛星數據到制圖產品的全流程的應急服務，目前已經為全球125個國家的各類重大災害提供576次衛星應急制圖服務，災害種類涉及洪澇、熱帶風暴、強降雨導致的滑坡及雪災、地震、火山等災害。

圖2 歐盟哥白尼應急管理服務產品類型圖

（二）聯合國災害管理與應急反應天基信息平臺

聯合國災害管理與應急反應天基信息平臺也是第三次外空大會的成果，以信息共享服務為主，由2006年12月14日聯合國大會第61/110號決議而設立，旨在作為空間信息用于災害管理支助的手段，充當災害管理界與空間界聯系的橋梁，并作為發展中國家能力建設和加強機構工作的促進者，向所有國家、所有相關國際或區域組織全面提供與災害管理有關的所有類型的天基信息和服務，支持災害管理整個周期的工作。平臺在聯合國外層空間事務司的領導下，通過全球、區域和國家三級網絡體系開展工 作，全球一級由北京辦公室、波恩辦公室和聯合國外空司工作團隊組成，區域一級建立區域支持辦公室，國家一級設立國家協調中心。目前全球共設立21個區域支持辦公室和45個國家協調中心。應急支持是該機制的重要任務，其代表聯合國作為空間與重大災害的授權用戶，可為其成員國啟動和利用憲章機制資源，也已經與多個空間機構簽訂衛星數據共享協議，可在發生重大災害時為成員國提供衛星數據，同時還根據需要開展衛星應急技術咨詢和能力建設活動。

（三）哥白尼應急管理服務

哥白尼應急管理服務機制主要為民防組織和人道主義救援機構等災害管理機構及其災害管理人員提供快速準確的地理空間信息，支持針對各類災害開展的應急響應、預防準備與恢復等活動，由歐盟委員會負責管理協調工作，是產品規范服務的典范（圖2）。

作為歐盟哥白尼計劃的6大應用服務領域之一，該機制優先滿足來自歐盟的需求和關切，并通過授權用戶為其他國家提供無償服務。哨兵衛星專門針對哥白尼計劃的服務內容和用戶需求進行設計，共有6個系列，2014年第一顆衛星“哨兵-1A”成功發射，計劃2030年之前將有更多衛星發射，屆時將形成由20 多顆衛星組成的哨兵星座。哥白尼應急服務機制提供災害早期預警和災害制圖兩種服務，通過預警系統目前可提供洪澇和森林火災兩種預警服務。災害制圖則為應急管理的所有階段提供快速制圖、風險制圖和恢復制圖服務，其中快速制圖服務在應急事件發生后根據應急需要在數小時到幾天內提供。該機制自2012年4月正式運行到目前共啟動各類災害制圖服務330次。

（四）地球觀測組織減災領域合作

地球觀測組織成立于2005年2月，以推動科技合作服務全球決策為主要目標，是地球觀測領域最大的政府間國際組織。其目標是建立一個綜合、協調和可持續的全球地球綜合觀測系統，更好地認識地球系統，為全球決策提供從初始觀測數據到專業應用產品的信息服務，該組織成員目前有104個成員國和歐盟及126個機構。2015年11月在墨西哥召開的地球觀測組織第四次部長級峰會上通過《GEO十年戰略執行計劃（2016—2025）》，正式開啟了該組織第二個十年的發展階段。新十年計劃強調地球觀測是支持聯合國2030可持續發展議程、全球氣候變化公約和減輕災害風險框架的重要手段。針對減輕災害風險框架目標，地球觀測組織通過加強對地球和氣候的原位觀測與遙感觀測，以及觀測數據與信息的獲取、共享和使用，促進地球觀測技術為增強災害預防、預測、減輕、管理與恢復提供更好的產品，以增強災害管理能力，減少損失和提高抗災能力。具體的任務擬通過社區行動、機制和旗艦項目等協同實現，目前已經形成9項包括風險數據獲取和洪澇風險感知在內的行動計劃。

重大災害應急監測合作

近十余年來，國際間的衛星應急監測合作發展迅猛，合作機制、衛星資源和大災合作應對次數均呈現直線增長的趨勢。這一方面歸因于空間資源的迅速增加，另一方面也是與頻繁發生的全球重大災害及日益提高的全球減災合作意識是分不開的。下面列舉5次全球重大災害記錄，見證了衛星應急監測合作從開始到逐漸發展的歷程，同時也對衛星應急合作機制的發展產生重大影響和重要推動作用。

（一）印度洋海嘯

2004年12月26日，印度尼西亞蘇門答臘島附近海域發生里氏9級地震，并引發強烈印度洋海嘯。由于本次海嘯災害規模和影響范圍巨大，且涉及多個國家，基于衛星遙感的災害制圖產品，為各方了解災害整體形勢和掌握海嘯造成的毀滅性破壞提供了最直觀的信息，展現了衛星應急監測宏觀觀測優勢。同時，也由于衛星觀測能力的不足而引發和推動了國際應急制圖力量之間的合作。

（二）中國汶川特大地震

2008年5月12日，我國發生汶川特大地震，地震災情重，影響范圍廣，災區地形地貌復雜，國家減災中心通過啟動空間與重大災害國際憲章和其他合作機制，先后獲取12個國家24顆衛星總共1000余幅衛星影像，對災區損毀情況、次生災害和救助情況進行監測。獲取衛星影像數量之多創造單次災害歷史記錄，應急合作機制提供的衛星影像成為主要數據源。

（三）海地地震

2010年1月12日，海地發生里氏7.0級大地震，造成20余萬人遇難，非政府主導的自發的眾包制圖力量第一次成為制圖的主要力量，全球數千自發制圖志愿者通過災區現場采集或遠程解譯衛星影像的方式，對災區的毀損情況和需救助情況進行制圖，為國際應急救援行動提供第一手信息支持，但由于不同力量之間缺乏協同，導致大量產品的重復和冗余。

（四）菲律賓海燕臺風

2013年11月8日，超強臺風海燕在菲律賓中部薩馬省登陸，登陸時中心附近最大風速275KM/H（10分鐘平均），最大陣風達379KM/H，是全球有記錄以來的最強登陸臺風，在菲律賓中部造成毀滅性破壞，導致6100人遇難。在臺風肆虐期間，聯合國衛星制圖項目與眾包制圖機制合作，將傳統遙感監測與自發的眾包制圖模式結合，在短時間內即實現了對災區房屋毀損數量和程度的精細評估，體現了不同機制之間優勢互補的合作力量。

（五）尼泊爾地震

2015年4月25日，尼泊爾發生8.1級地震，造成8786人遇難，22303人受傷，周邊國家也出現人員傷亡。在本次地震應急期間，為避免監測產品的重復和冗余，多個衛星應急機制自發形成專門的協調小組，統一與聯合國人道主義事務辦公廳對接需求，并根據需求開展監測制圖的服務，使得不同制圖機制之間資源互補，協同服務，有效提高了監測和服務能力。

未來全球合作趨勢

隨著國際重大災害應急監測合作的加強和發展，全球化、協同化和強化風險監測應用將是未來全球衛星減災合作的主要趨勢。

1.面向全球框架的衛星減災合作

《2015—2030 年仙臺減少災害風險框架》為世界各國開展減災工作提供了指引，其中明確提出7項目標。為推動落實，目前針對每項目標已經細化為38 項可定量考核的指標，以衛星遙感為代表的空間技術能夠對其中一半以上的指標實現提供支持。減災框架目標指標為空間技術應用提出明確的需求，面向目標指標的空間減災應用正成為全球合作的重點和熱點。

2.目標問題導向的應急機制協同

提高時效性和有效性是衛星應急監測真正發揮決策支撐作用的核心與關鍵。通過加強衛星應急合作機制之間的協同，能夠進一步提高應急監測效率。針對目前衛星應急監測合作中存在的因

機制間缺乏協同造成的監測重復和產品冗余問題，通過建立國際工作組等方式已經形成一些推動機制之間工作協同的應急制圖指南、產品信息共享規范和溝通對話工作機制等成果。

3.創新技術驅動的風險監測應用

充分利用空間技術更好理解和減輕災害風險，提高災害防治能力是關鍵。目前空間技術已進入體系化發展和全球化服務的階段，在軌衛星的數量和種類呈爆發式增長，通過與物聯網、大數據、云計算等現代信息化技術的融合，使得對災害風險的動態持續監測成為可能，這也是目前國際科技合作的重要領域，已經出現一些空間技術減輕災害風險的重大國際研究計劃，研究成果也不斷涌現。

圖3 2018年7月老撾水庫潰壩遙感監測圖

圖4 印尼地震土壤液化區災害遙感監測圖

中國參與情況

21世紀以來，中國積極參與衛星減災國際合作機制建設和應急監測，已經成為全球衛星減災合作領域的一支重要力量。中國支持和加入多個合作機制，2007年中國以國家航天局的名義加入空間與重大災害國際憲章，2010年聯合國災害管理與應急反應天基信息平臺北京辦公室正式成立，中國還是地觀測組織的創始國，自2005年該組織成立以來一直擔任執行委員會的成員國和聯合主席國。另外，中國還與世界糧食計劃署、亞太空間合作組織等多個國際和區域組織開展衛星減災合作。與此同時，國家減災中心還將國際重大災害應急監測納入業務范疇，針對全球特別是周邊國家重大災害及時開展衛星應急制圖服務，為受災國的災害管理部門和國際救災力量提供有效支持，先后針對2009年澳大利亞火災、2011年非洲之角旱災、2015年緬甸洪澇、2018年阿富汗干旱等40多次重大災害開展應急監測，服務對象覆蓋全球6大洲的20多個國家（圖3、圖4）。

未來展望

當前我國的防災減災救災工作進入新時期，面臨新任務、新使命、新要求，正在加快開展災害防治體系和能力現代化建設。隨著國家民用空間基礎設施中長期發展規劃的實施，我國將構建形成具有國際先進水平的國家民用空間基礎設施體系，以衛星遙感為代表的空間技術將成為國家災害防治體系現代化建設的重要支撐手段。未來衛星減災合作應以空間技術在風險監測中的應用為重點，強化和拓展合作機制建設，支持全球減災目標評估與實現，積極開展和大力推進空間防災減災應用國際合作，合作共贏，協力推動我國災害防治，也為全球減災和人類可持續發展貢獻中國智慧與方案。