遙望大地感知災害的太空之眼
——解讀近十年來我國遙感衛星國內外應急救災情況

文/ 鄭恩紅

▲東海撞船溢油事故

▲高分一號衛星2019年5月份衛星過境計算結果

目前，我國正值雨季各種自然災害多發時節。在自然災害的預警及救援中，衛星發揮著越來越重要的作用。特別是近十年來，我國災害監測遙感衛星數量、種類顯著增加，在軌對地觀測衛星數量達100余顆，風云、海洋、資源、環境減災、高分等遙感衛星已具備一定的業務化服務能力，在國內外減災救災中取得了明顯成效，發揮著越來越重要的作用。

關鍵時刻離不開它

“要深刻認識遙感技術在新時代應急管理中的獨特作用，統籌國內外衛星資源，充分發揮遙感技術在應急管理、安全生產、防災減災救災中的重要支撐作用。”2月19日，國家應急管理部召開部衛星工作領導小組第一次全體會議作出這樣的明確要求。

近年來，遙感衛星對地觀測技術被廣泛應用于氣象、海洋、測繪、環境監測等領域，成為對各類災害進行預報和評估的利器，每年挽回自然災害損失達數百億美元。

“看這個，全國現在有這些地方在著火。”全國政協委員、國家大氣環境監測衛星工程應用系統副總設計師、中國氣象局國家衛星氣象中心業務科技處處長張興贏指著手機上的衛星遙感實時圖像說道，“衛星是24小時不休息的‘眼睛’，什么都能看到，哪怕是很小的著火點。”

通俗地理解，遙感衛星就是幫助人們從天上遙遠地感知地面的“眼睛”。這些不知疲倦的“眼睛”高掛太空，“遙望”大地，拍攝傳回臺風運動、水體污染、森林大火、洪水泛濫、地震破壞等的近實時圖像和照片，各類災害均能一覽無余。

2018年1月6日晚8時左右，北京的夜格外寒冷，長江口以東約290公里處發生東海撞船溢油事故。在風、海流共同作用下，失事油輪開始向西北方向漂移，撞船后油的走向問題引起重大關注。

這種情況下，衛星是最佳的應急手段。收到通知后，中國資源衛星應用中心立即啟動應急機制調動遙感衛星，及時安排成像，第一時間呈現處理結果，海洋衛星中心的專家則據此判斷溢油的面積以及未來的大致走向。

時間緊急，過程復雜。衛星應用中心不僅需要知道有哪些衛星經過事發點上方，而且需要刪除原有指令，注入新的指令。刪除指令意味著原有的成像暫停，需要通知地面接收站取消原有的任務和計劃，通知新的接收計劃。

指令的刪除與重置需要通過測控站操作，前提是衛星必須處于測控范圍內。雷達衛星成像時間是在早上6點和晚上6點，成像數據接收之后還需要進行處理，因此中國資源衛星應用中心運行事業部的相關工作人員需要在特定的時間點才能開展工作，早上6點前必須到位，晚上8點左右才能離開。

▲衛星遙感監測金沙江滑坡形成堰塞湖

整個事件的應急觀測周期相當漫長，從1月6日直到5月底才結束，持續了近5個月的時間，幾乎沒有喘息。類似的例子不勝枚舉。

“遙感衛星居高臨下，俯瞰大地，提供了另一種看目標的方式，是對人類觀測目標的一個有益補充，尤其在應急救災方面的作用不可替代。”中國資源衛星應用中心遙感運行事業部部長曾湧說。

應急救災有多種手段，衛星觀測是其中重要的手段之一。災害發生之后，能夠及時監測，發現受災的情況，據此來組織人員、財產的轉移以及進行傷亡評估。此外，更重要的是，衛星每天都處于運行和成像狀態，因此有一整套豐富的歷史數據作為參考和支撐，有了比較對象，就可以對災害嚴重程度和影響程度進行評估。

“衛星有著自己不可替代的特殊性，運行軌道相對固定，一個周期范圍內就可以把全國乃至全球覆蓋一遍，周而復始，就有海量的歷史數據。”曾湧說，“通過遙感的技術手段或途徑，進行分類對比，從中發現變化。”

應急救災漸顯成效

我國在遙感衛星應用方面起步晚，發展快。十年前，衛星數量不足，對于應急救災領域的應用缺乏深入認識。如今，利用遙感衛星進行應急救災已經成為新常態。

經過近十年的探索與發展，我國在衛星遙感應急救災中取得了明顯成效。眼下，遙感衛星在應急救災方面發揮著愈加重要的作用，這與衛星資源、應急機制等都息息相關。

▲雅安蘆山縣太平鎮房屋損毀評估

▲雅安蘆山縣縣城地震房屋倒塌航空遙感監測結果

▲森林火災遙感分享展示

隨著我國災害監測國產衛星資源日益豐富，國產遙感衛星支撐應急救災的能力明顯增強。據應急管理部國家減災中心的統計，2008年汶川地震期間，獲取的22種災后衛星數據中僅有23%為國產遙感數據。

而現在，針對重特大自然災害，獲取的多尺度災后國產遙感衛星數據的種類、數量、質量等均有大幅提升。以2018年10月～11月金沙江白格滑坡為例，災后國產遙感衛星監測數據在獲取種類和數量上均達90%以上。

遙感衛星數量增多的同時，還建立了穩定的數據獲取機制，遙感衛星數據獲取時效性顯著提升。較十年前以天為計算的災害遙感應急監測時效，目前高分辨率遙感應急監測時效已提高到最快6小時，中分辨率高分四號衛星應急監測數據獲取時效已提升到最快3小時以內。

此外，相關業務運行模式和技術流程日益清晰，應急管理部國家減災中心建立了常規和應急業務模式，并形成相應的遙感應用產品和技術流程。針對重特大自然災害，建立了“天-空-地-現場”災害損失實物量遙感評估業務，遙感監測評估指標日趨完善，綜合評估時效提高約5倍。

資源衛星應用中心遙感運行事業部主要負責調度在軌衛星資源并向各用戶部門提供衛星圖像資料。最初僅限于利用衛星開展具體的監測，如2008年的南方雪災、汶川地震等，雖然利用衛星資源進行救災，但因在軌衛星資源少、流程不夠清晰，與應急要求仍舊有些差距。經過2013年雅安地震的洗禮，積累了一些經驗，逐漸形成一套利用衛星進行減災救災的體制、機制，實現了整體上一個大跨步。

已經在資源衛星應用中心遙感運行事業部工作十多年的研究員陳衛榮，對此深有感觸。2013年雅安地震發生后，她和她的團隊嘗試通過建立衛星應急調度機制、數據快速處理與共享機制以及用戶溝通機制來提供應急服務。他們大致摸索出一套流程，比如在應急時，如何調動衛星，如何跟用戶聯系，如何分享數據，之前無序的狀態開始大有改善。

▲雅安蘆山縣7.0級大地震的地質構造解析圖

最近幾年，步入一個嶄新的時代，衛星資源在救災時被更廣泛地應用，應急救災頻率也隨著提高，從之前的一年幾起到現在每年最多甚至高達40次。一年有200天左右處于應急救援狀態，應急服務成為新常態，建立了7×24小時的值班機制，時刻準備著應急機制的啟動。

更注重災前預警監測能力

“衛星遙感技術應該參與全鏈條應急管理工作。”張興贏表示，他此前參與過臺風“山竹”的氣象預報監測工作和金沙江白格堰塞湖處置衛星監測工作。

目前我國遙感衛星在應急救災事件中所發揮的作用不僅僅是災害發生后提供衛星圖像數據，它同樣在災前的預警中發揮作用，只不過并不同于傳統意義上所理解的預測。

“自然災害的發生并非毫無征兆，它是一個漸變的過程，表現為時間軸上系列變化的累計結果。”陳衛榮介紹。遙感衛星通過預先對災害高發地特定時期的重點監控，實現早發現早預防，進而達到防災減災的目的。

陳衛榮手頭的一張匯總表格，使得2019年陸地觀測衛星應急數據服務情況一目了然。表格中的數據統計截止到4月底，短短的4個月時間內就已經有30多項任務，其中不少是事先預防性的監測，“火災監測”“洪水監測”等字眼不斷映入眼簾。

就拿洪水監測來說，春季隨著氣溫逐漸升高，會有河流解凍、高山積雪融化等自然現象，但也伴隨著隱患。“新疆融雪性洪水監測”的任務從3月7日開始，到6月中旬才結束，仍在進行中。

應急管理部國家減災中心相關負責人表示，為適應新時代應急管理工作新定位、新要求，滿足全天候、全天時、全要素、全球化服務的災害監測業務需求，災害遙感應用從注重災后監測評估向注重災前風險監測轉變。

同時，應急管理部提出，要加快編制應急管理衛星發展規劃，要在體制機制上積極探索創新，整合各部門衛星工作職責，建立健全自主可控、資源統籌、調度靈活、運轉高效、多方參與的工作機制和對外協作機制，要加快推進衛星應用工作，加強遙感應用與云計算、大數據、人工智能等前沿技術的融合，打造面向多災種、全過程和多要素的立體監測能力，實現從災后觀測分析向災前風險預警的業務轉型。

國際舞臺上大顯身手

實際上，中國的遙感衛星不僅參與了國內的災害監測和減災救災，還邁出國門，服務世界。其中，中國國家航天局作為正式成員，代表我國參加空間與重大災害國際憲章（CHARTER）組織就是其中的典型代表。

▲云南省安寧市森林火災損失評估專題圖

▲CHARTER機制運行圖

CHARTER組織就像是一個國際減災救災互助互惠俱樂部，加入這個組織首先得有自己的衛星。空間與重大災害國際憲章中國國家航天局執行秘書王志剛這樣描述：“急你所急，供你所需，17個成員國利用自己的衛星為全球的8種常見自然災害和2類重大災害提供全天候實時的應急數據提供服務。”響應的災害類型有地震、洪水、臺風、滑坡、泥石流等自然災害和海上溢油監測，突發性工業污染等重大災害。

CHARTER組織是政府間的國際組織，主要目的是利用各成員國的衛星為全球重大災害提供及時的數據響應服務。目前有34顆衛星在軌運行，這是一個非常強大的國際減災救災衛星虛擬星座，當全球任何一個地方有災害時，根據需要，可以申請所有衛星對同一個地點進行成像，所以響應速度非常快。截至今年4月底已經為全球129個國家提供了超過600次的服務。年平均啟動50次左右，能夠涵蓋全球一半以上的重大災害。

當中國有災害的時候，該組織中的各國衛星都會為中國提供衛星服務；當其他國家有災害的時候，中國衛星也要為之服務。“這是一個國際大舞臺，是樹立航天大國形象的一個很好的平臺。”王志剛說。

近年來隨著我國國力增強、空間基礎設施建設的逐步實施，我國有越來越多的衛星加入值班衛星的行列，為國外提供幫助，已經為30多個國家提供了中國衛星的應急數據服務，僅2017年一年就提供了14次衛星應急成像服務。

過去我國加入的值班衛星數量少，對災害響應的速度不夠快，如今我國值班衛星數量增多，數據質量大幅度提高，被采納率增大，大大提升了中國航天在國際上的形象，彰顯航天大國的責任擔當，提升了話語權。

“航天大國的形象要靠點點滴滴來樹立，從腳下一步步做起，讓其他成員和受災國家感受到中國實實在在的貢獻，用實力來獲得認可。”王志剛深有感觸。

我國于2007年加入CHARTER組織，十多年來，該組織共為我國重大災害提供了25次應急請求服務，在汶川地震、玉樹地震、甘肅舟曲泥石流等重大自然災害中發揮了巨大的作用。當時我國只有1顆值班衛星，現在，我國已經有高分三號、四號和風云三號等6顆衛星列入值班衛星。最近一年來，CHARTER組織對我國衛星數據的需求不斷增加，國際同行對我國的衛星的貢獻充分肯定，寄予厚望。

2020年4月～10月，中國將再一次擔任輪值主席國，負責CHARTER組織的運行工作，用更多的中國衛星為國際災害監測和應急服務貢獻更大力量。

▲衛星遙感監測森林火災

▲菲律賓“海燕”臺風監測

▲印尼洛司馬威