高分遙感在長寧地震監測中的應用

文/ 李莉 孫曉敏

▲圖1 “高分二號”拍攝的長寧災前影像

▲圖2 長寧縣雙河鎮災前地物分類

▲圖3 雙河鎮區域“高分三號”獲取的條帶SAR圖像（地震前）

▲圖4 雙河鎮區域“高分三號”獲取的高分辨率SAR圖像（地震后）

6月17日22時55分，四川宜賓長寧縣發生6.0級地震，震源深度16公里。在確定震中位置后，航天創智團隊綜合分析了高分一號、高分二號、高分三號、高分一號B/C/D星和高分四號等國產衛星拍攝的圖像，開展了災害初步遙感解譯。

高分系列衛星包括高分一號衛星、高分一號B星、高分一號C星、高分一號D星、高分二號衛星、高分三號衛星（也稱SAR衛星）、高分四號衛星、高分五號衛星以及高分六號衛星，在防災減災中高分系列衛星遙感提供了精準、廣域及持續的感知能力，可實現災前的風險識別、災中的災情評估和災后的全局監測。在617長寧地震中，高分系列衛星應用于受災區域的監測和評估，通過解譯衛星影像能清楚地看到受災區域的建筑破壞和道路損毀情況。

為明確災情嚴重程度，需采集受災區域災前災后的衛星影像。災前影像可使用分辨率較高的光學衛星影像，比如分辨率可達0.8米的“高分二號”影像，對長寧縣進行監測；選擇災前日期較近的幾天內影像，并保證云量少，且不會覆蓋重點監測區域。使用全色融合技術對衛星影像進行融合，可看到分辨率更高的四波段光學影像。圖1是長寧縣雙河鎮受災前的影像。

災后區域通常因為受到云量的影響而無法使用光學影像進行監測，而“高分三號”恰好解決了云層遮擋的問題。“高分三號”作為合成孔徑雷達衛星可突破云層，分辨率達到1米，涵蓋多種成像模式，具有全天時、全天候對地面觀測的能力，能夠廣泛服務于我國海洋、減災、水力及氣象等多個領域，為海洋開發、陸地環境資源監測和防災減災等提供重要的技術支撐。

在分析衛星影像時，還要借助于遙感軟件envi來對受災區域進行地物分類，以便于后續對于不同類別用地的受災評估和監測。

城鎮損壞區域檢測與評估

通過對損毀建筑物的散射特性分析，可以發現未受損毀的建筑物其物理散射特性是有規則的，而建筑物受到損毀甚至是完全倒塌的情況，在對應的VHR（超高分辨率）SAR影像里面主要表現為漫反射。為了能夠清楚地看到城鎮受災情況，團隊對“高分三號”災前災后影像進行預處理，處理后的結果如圖2和圖3所示。

由圖4可以看到，綠色框內所標注的建筑群區域比較規整，沒有大片建筑倒塌的情況，紅色橢圓框內圖像不再那么規整，該區域出現了較嚴重的破損。

▲圖5 災前雙河鎮建筑群光學影像

▲圖6 災后雙河鎮建筑群SAR影像

▲圖7 X206部分路段光學影像 （災前）

▲圖8 X206部分路段SAR影像（災后）

▲圖9 X206部分路段SAR圖像（震前）

▲圖10 X206部分路段SAR圖像（震后）

圖5是雙河鎮建筑群的災前光學影像，圖6是災后雙河鎮建筑群的SAR影像，對比兩幅影像，可以看到紅框區域內路段坍塌。圖7和圖8是同一區域的災前災后對比圖，比較左右兩幅紅框內區域，可以發現災后該路段損毀較為嚴重。

使用偽彩色合成的方法對極化SAR影像進行處理，可以提高圖像的信息識別效果。為了更清晰地對比受災程度，將震前和震后的SAR圖像進行偽彩色處理，可以看到圖10中紅色方框內圖像的顏色相對圖9更黃，這表明該區域地震后發生了明顯變化。圖9中的X206部分路段道路整體清晰可見，而圖10中部分路段已經受到地震破壞，脈絡不清晰。

公路受災情況檢測與評估

基于上面的方法同樣對雙河鎮區域的公路受災情況進行分析。圖12紅色橢圓框標注了道路異常區域，明顯地看出該公路部分路段遭到阻塞。由圖13可以看到，衛星遙感監測到的公路受災情況得到了驗證。

從上述兩個案例可以看到，高分遙感在防災減災中能夠發揮較大的作用，使用災害變化檢測方法對災前災后影像進行分析和解譯，有效地完成了災害評估和監測任務。

“關于地震方面，我們目前掌握的星源還不能做到預測，這同我們前不久發布的衛星遙感火情監測平臺是一樣的道理，我們可以做的是監測。而地質災害方面的監測，我們團隊近年來一直在服務地方，在云南、西藏和江西部分市縣地區，根據區域的地質情況，分析地質塌陷風險、山體滑坡風險，再根據當地居民的生產生活情況，我們會形成一個地質災害風險評估圖，據此綜合指標進行監測評價，形成地震監測的強風險點，進行重點關注和防護；災后階段，我們主要形成一個災情評估專報，如哪些道路不通了，哪里房屋損毀了、損毀了多少，最佳救援路線規劃等等。”航天創智團隊負責人徐崇斌談道。

▲圖11 雙河鎮出口進入S26宜敘古高速路段光學圖像（災前）

▲圖12 雙河鎮出口進入S26宜敘古高速路段SAR圖像（災后）

▲圖13 對應位置的交通路況