衛星遙感在大災恢復重建中的應用

崔燕 聶娟

崔燕，應急管理部國家減災中心衛星遙感部副研究員。2009年獲中科院西安光學精密機械研究所光學工程博士學位，長期從事空間技術減災應用工作，主持國家發改委產業化項目1項，科技部重點研發計劃專題1項，參與發改委、財政部、科技部、科工局等單位項目10余項，發表學術論文20余篇，參與編制國家標準2項，圖集1部。

前言

遙感，即“遙遠的感知”，是各種非接觸、遠距離探測和信息獲取技術的統稱。衛星遙感是采用人造衛星作為平臺，利用搭載的可見光、紅外、微波等探測器，通過信息感應、傳輸和處理，達到遠距離感知的目的。自1999年10月14日中巴地球資源衛星01星在太原衛星發射基地成功發射以來，我國共發射民用地球觀測遙感衛星21顆，至今在軌穩定運行18顆，衛星獲取的大量、多類型遙感數據廣泛應用于自然資源、交通、水利、農業、防災減災和應急管理、林業草原、生態環境等諸多領域，發揮著不可替代的作用。

從2013年4月26日高分一號衛星在酒泉衛星發射基地成功發射，到今年高分一號02、03、04星、高分五號、高分六號的相繼順利升空，迄今共有9顆國家高分辨率對地觀測系統重大專項天基系統衛星在軌運行。衛星的有效運行使得我國高分辨衛星數據的自給率得到了大幅提升，衛星數據行業應用的廣度和深度有了大幅拓展。

我國是世界上自然災害最嚴重的國家之一，災害種類多、頻率高、強度大、災害群發、地域分異明顯，嚴重影響人民生命財產和國民經濟的發展。在全球氣候變化背景下，自然災害風險可能進一步增大。衛星遙感因其具有靈活機動性、載荷多樣性等優勢，還具有監測范圍廣，可重復監測等特點，針對積雪、水體、植被等要素已開展了全國或區域范圍的持續監測，有效地支撐了自然災害風險預警工作。

自2008年汶川地震以來，衛星遙感在災前風險監測、災中應急監測中發揮了越來越大的作用，尤其是在2017年四川九寨溝7.0級地震、四川茂縣特大山體滑坡、孟加拉洪澇和斯里蘭卡洪澇等國內外重大災害中，開展了針對滑坡、洪澇淹沒范圍、道路受損情況的遙感監測，為災害損失評估提供了及時、準確的空間信息服務，同時也為災后恢復重建工作提供了技術支撐。

恢復重建工作是一項復雜的系統工程，需要科學選址、合理規劃和科學監管，避免發生嚴重次生災害，實現災區生態恢復重建，保證災區經濟社會持續健康發展，衛星遙感發揮了不可替代的作用。隨著我國民用遙感衛星觀測手段的多樣化和衛星數量的日益增加，災后恢復重建遙感監測的體系和服務內容從最初的探索發展到了現今的不斷完善。

遙感監測體系和內容

1997年12月29日，我國頒布了《中華人民共和國防震減災法》，它是我國第一部規范全社會防御與減輕地震災害活動的基本法律，汶川地震后進行了修訂，其中第六章第六十六條規定“特別重大地震災害發生后，國務院經濟綜合宏觀調控部門會同國務院有關部門與地震災區的省、自治區、直轄市人民政府共同組織編制地震災后恢復重建規劃報國務院批準后組織實施；重大、較大、一般地震災害發生后，由地震災區的省、自治區、直轄市人民政府根據實際需要組織編制地震災后恢復重建規劃”。依此，2008年汶川地震、2010年玉樹地震、2013年蘆山地震、2015年魯甸地震、2017年九寨溝地震等均形成了各自災后恢復重建規劃，明確了相關政府部門在災后恢復重建中的責任和任務，規范了政府主導下的恢復重建活動全過程，是科學、依法、統籌、有力、有序、有效地推進災后恢復重建工作的重要依據，同時也是利用遙感技術開展大災恢復重建動態監測的依據性文件。恢復重建總體規劃內容一般包含災區概況和重建基礎、總體要求和重建目標、重建分區和城鄉布局、鄉村居民住房、公共服務設施、基礎設施、生態環境、特色產業、支持政策和保障措施等。

一般重大自然災害恢復重建規劃中明確目標，要求“用三年時間完成恢復重建任務”。規劃要求的時間內恢復重建規劃是否順利完成，進度情況如何，可以利用衛星遙感動態監測的優勢來開展。由于衛星遙感受到觀測方向、空間分辨率等因素的制約，并不能對總體規劃中的全部內容開展動態監測，目前僅對城鄉居民住房、公共服務設施、基礎設施等設施的重建情況進行遙感監測，以及對生態環境、耕地等恢復情況開展了初步的遙感監測，這些遙感監測內容關系到災區群眾基本生活條件和公共服務，災區的生產條件、生態環境，是提高災區的防災減災能力、建設更好的美麗新家園的主要恢復重建內容，同時也是評價恢復重建規劃落實情況的重要指標。因此，基于恢復重建的總體規劃內容和衛星遙感監測手段和能力，我們梳理形成了初步的衛星遙感恢復重建監測體系（表1）。主要包括城鄉居民住房、公共服務設施、基礎設施、生態環境、耕地等五部分內容。

表1 衛星遙感恢復重建監測體系

在遙感恢復重建監測體系框架下，利用衛星遙感技術可以定期開展災區恢復重建情況監測，結合地面調查和網絡輿情，能夠實現客觀、直觀地分析恢復重建規劃的實施進展情況，對恢復重建成果起到決策支持作用。

（一）城鄉居民住房重建監測

重建監測的城鄉居民住房一般包含農村居民住房和城鎮居民住房等。重建城鄉居民住房一般包含原址重建和異地重建。基于新建房屋的空間分布特征和房屋的紋理特征，綜合利用災中、災后高分辨率光學遙感影像，結合網絡輿情或者地面調查結果，對集中安置住房重建施工進度和完成情況開展動態監測。

（二）公共服務設施重建監測

重建的公共服務設施一般包含教育設施、醫療衛生設施和文化體育設施等。基于學校、醫院、體育館、圖書館等公共服務設施的紋理特征和空間分布特征，綜合利用災中、災后中高分辨率光學遙感影像，結合網絡輿情或地面調查結果，對公共服務設施的重建進度及完成情況開展動態遙感監測。

（三）基礎設施重建監測

重建監測的基礎設施一般包含交通設施、水利設施和市政實施等。基于道路、橋梁、待處置堰塞湖等的紋理特征，綜合利用災中、災后的中高分辨率光學遙感影像，結合網絡輿情或者地面調查，對基礎設施的恢復和重建進度及完成情況開展動態監測。

（四）生態環境和耕地恢復監測

重建監測的生態環境包括自然保護區、森林和草原等。基于森林、草地的光譜特征、空間特征，綜合利用災中、災后的中分辨率光學遙感影像，結合網絡輿情或者地面調查，對生態環境、耕地的恢復情況開展動態監測。

除此之外，不同的重大自然災害的恢復重建內容具有各自的特點，比如：青海玉樹地震災區人口中少數民族比重達到97%以上，其中藏族比重達到93%，擁有豐富的民族文化遺存，地域特點明顯，城鄉居民住房重建中包含農牧民住房的恢復重建。因此，利用遙感技術開展大災的恢復重建監測，在框架體系之外，需要根據具體的災害特點開展具有針對性的遙感監測。

圖1 江蘇鹽城龍卷風冰雹特大災害災后動態重建遙感監測（孔蕩安置點）

典型案例

（一）江蘇鹽城龍卷風特大災害房屋重建監測

2016年6月23日下午15時許，江蘇省鹽城市阜寧、射陽等地出現強雷電、短時強降雨、冰雹、雷雨大風等強對流天氣，局地遭龍卷風襲擊，阜寧縣新溝鎮等地出現34.6米/秒（12級）大風，射陽海河鎮等地出現27.9米/秒（10級）大風。此次災害造成鹽城市阜寧縣、射陽縣4.6萬人受災，99人死亡，846人因災住院治療，3萬人緊急轉移安置，1.8萬間房屋倒塌，3.8萬間不同程度損壞。災害發生后，黨中央、國務院和江蘇省委、省政府對災后恢復重建工作進行了一系列決策部署，災情基本穩定后開始部署房屋恢復重建工作。江蘇省阜寧、射陽共建設集中安置區20處，其中阜寧縣16處，射陽縣4處。

我們利用2016年12月31日、2017年3月11日、2017年6月27日、2017年12月7日和2018年4月19日高分一號、高分二號衛星對龍卷風恢復重建區孔蕩集中安置點的房屋重建進度開展動態監測（圖1），從圖中可以看出，災后6個月內集中安置點工程開工，9個月內集中安置點完成結構封頂，12個月內完成主體建設。后續增加了集中安置點內道路、綠化等相關配套工作。

（二）九寨溝7.0地震生態環境和道路恢復監測

2018年8月8日21時19分，四川省阿壩州九寨溝縣（北緯33.2度，東經103.82度）發生7.0級地震，震源深度20千米，震中距離九寨溝縣城35千米，距九寨溝核心景區5千米。震后發生多次余震，截至8月12日8時，中國地震臺網共監測到余震總數29.3次，其中4級以上3次，3.0～3.9級26次，最大余震4.8級。截至11月統計，地震造成阿壩藏族羌族自治州九寨溝縣、若爾蓋縣、松潘縣和綿陽市平武縣21.66萬人受災，29人死亡，1人失蹤，8.88萬人緊急轉移安置；5500余間房屋嚴重損壞，7.1萬間一般損壞；直接經濟損失80.43萬元。

2017年11月，四川省政府正式印發了《“8·8”九寨溝地震災后恢復重建總體規劃》，包含恢復重建的現有基礎、總體要求、空間布局、生態環境修復保護、地質災害防治、景區恢復提升和產業發展、基礎設施和公共服務重建、城鄉住房恢復重建和保障措施等九部分內容。要求三年內基本完成保護自然遺產地生態環境、科學保護受損自然遺產點、恢復受損林草植被生態環境修復保護任務，形成“一核、兩中心、三軸線、多點聯動、整體提升”的發展格局。

我們利用災中2017年8月16日高分一號衛星影像和災后2018年3月1日高分一號衛星影像（圖2），對九寨溝景區五花海和熊貓海間道路恢復情況遙感監測。從圖中可以看出，災后6個月時間內道路已經恢復通行。熊貓海和五花海西側滑坡區域植被已經部分恢復。后續還將利用衛星遙感數據開展持續監測。

圖2 九寨溝景區五花海和熊貓海間道路恢復情況遙感監測

結束語

災后恢復重建關系到災區群眾的切身利益和災區的長遠發展，意義重大、影響深遠且任務艱巨。衛星遙感技術一方面可以實現對大災恢復重建總體規劃實施情況進行客觀評價，成為災區恢復力和資源環境承載力評價手段之一，對恢復重建開展后效評價；另一方面能夠對恢復重建規劃編制的技術體系和規程提出建議。目前，利用衛星遙感技術開展恢復重建監測處于起步階段，后續應不斷豐富監測手段和方法、完善監測體系和內容，優化監測內容的表現形式，更好地服務于決策支持。