四川森林火災救援中空間信息技術的應用

2020年3月底，四川省涼山州木里縣和西昌市相繼發生森林火災，火勢蔓延迅速，給救援工作造成了困難，威脅當地居民生命和財產安全。災情發生后，空間信息技術緊急馳援火災救援工作，衛星遙感、衛星通信、北斗手持終端等各顯神通。

衛星遙感：嚴密監測火場動態

衛星遙感以其動態實時、更新速度快、覆蓋面積大等特點，已成為森林火災預警、動態監測和災后評估的重要數據來源。此次四川木里、西昌森林火災救援工作中，多源遙感衛星為及時了解火情和安排部署救援工作提供了有力支撐。

自然資源部國土衛星遙感應用中心啟動應急監測，安排衛星拍攝計劃，連續獲取3月30日至4月1日高分四號衛星中紅外數據，對火情變化進行實時跟蹤。如圖1所示，西昌市森林火災在3月30日下午逐漸擴大，31日上午火情受到控制，31日下午火情突然發生變化，火場迅速擴大，至4月1日中午逐步得到控制。同時，根據火災發生區位，利用高分一號、高分二號、資源三號等衛星遙感影像數據，提取機動車道與山間小路，編制災區道路通達性示意圖（圖2），為滅火救災路線規劃提供參考。

圖1 基于高分四號衛星影像的西昌市森林火災火場發展態勢圖

圖2 木里縣森林火災區域道路通達性示意圖

中國資源衛星應用中心調集高分一號、高分四號、高分六號等6顆高分辨率衛星對災區進行成像，獲得火點區域分鐘級圖像數據，為救援提供決策支撐。截至4月3日，已安排衛星成像38次，為應急管理部等相關部門提供衛星圖像120幅。圖3是3月29日高分四號衛星拍攝的木里縣及周邊影像，圖中可以清晰看出火災煙霧蔓延的區域。

圖3 高分四號衛星拍攝的木里縣及周邊影像

國家衛星氣象中心綜合利用風云三號、風云四號、高分四號等衛星資料對森林火災開展監測評估工作，實時向相關行業部門共享火情監測產品。圖4是利用風云四號A星影像制作的火情監測圖，3月31日9時木里火場有三處明顯的明火區，其面積約2km2，西昌火場明火面積約0.2 km2，火點上空的煙霧朝北偏東方向飄散。

圖4 風云四號A星火情監測圖

夜光遙感可獲取無云條件下地表發射的可見光-近紅外電磁波信息，可用于監測森林火災。3月31日23點16分，吉林一號視頻07星對木里縣火點區域進行夜光影像拍攝。如圖5所示，通過與白天拍攝的真彩色影像對比可以看出，該區域有火點仍未被撲滅。

圖5 吉林一號衛星拍攝的木里縣真彩色影像與夜光影像對比圖

在災后評估方面，衛星遙感也發揮了重要作用。植被指數（NDVI）是兩個或多個波長范圍內的地物反射率組合運算，以增強植被某一特性或者細節。珠海歐比特宇航科技股份有限公司通過對比西昌森林火災區域3月15日哨兵衛星（Sentinel）數據與3月31日珠海一號OHS高光譜衛星數據，通過柵格計算后得出NDVI差值計算結果，可以發現火災前后燃燒的植被區域。如圖6所示，紅色區域表示受災情況較為嚴重，綠色區域表示未受到火災影響。

圖6 西昌森林火災前后植被指數差值計算結果

火災后產生的大氣污染物會對生態環境和人民生活造成嚴重的影響。武漢珈和科技有限公司通過哨兵-5P衛星（Sentinel-5P）分別對火災后涼山州NO2和CO含量進行監測。從圖7可以看出，火點及其周邊的NO2和CO含量遠高于其他地方，對空氣質量有很大影響。

圖7 涼山州森林火災后大氣污染物含量監測圖（圖片來源：武漢珈和科技有限公司）

衛星通信：全力保障應急通信

此次火場海拔高、地勢陡峭，地面信號覆蓋較差。大火損壞了部分基站、光纜等地面基礎通信設施，造成部分區域3G/4G地面移動通信網絡長時間中斷。衛星通信可滿足搶險指揮通信需求，加強對火場形勢的分析研判。

災情發生后，四川電信、四川移動、四川聯通等電信運營商快速響應，調集應急保障人員、應急通信車、衛星電話、Ka衛星便攜站等趕赴現場，開通衛星應急基站，為現場指揮部提供充分及時的通信保障。同時，在指揮部設置便民服務點，提供衛星電話、寬帶接入等服務，為搶險救災隊伍提供全方位的網絡和服務保障。

北京航天科工世紀衛星科技有限公司交付四川移動2輛靜中通衛星通信車和1輛系留無人機高空基站保障車，緊急搭建衛星鏈路，實現移動GSM、4G信號覆蓋及衛星電話通信。航天恒星科技有限公司的國產Anovo高通量衛星通信系統與裝備采用Ka/Ku雙頻段組合的方式，提升了通信鏈路的可靠性與穩定性，為現場指揮部人員提供了速率可達20Mbit/s的高速互聯網接入和數據傳輸服務（圖8）。

圖8 國產Anovo高通量衛星通信便攜站

中國衛通集團股份有限公司（以下簡稱中國衛通）交付中國電信四川機動通信局的高通量Ka衛星站，利用中星十六號寬帶衛星，打通電信4G應急基站與電信核心網絡的星地鏈路并開通4G服務。同時，中國衛通整合調用中星6A衛星資源和主站系統，配置“中星易通”應急服務平臺技術參數，通過“中星天地”平臺的設備供應商，緊急調配數臺靈巧型衛星便攜站奔赴火場。通過衛星便攜站，為前線隊員手持音視頻采集終端提供網絡接入能力，確保現場火勢高清畫面能夠實時回傳，助力救援行動科學有序進行。

北斗終端：精準定位雙向互聯

2014年“北斗衛星導航系統國家綜合減災與應急典型示范應用工程”啟動實施，推動了北斗系統在國家防災減災救災中的規模化建設應用。基于北斗系統實時導航、快速定位、精確授時、短報文通信四項基本功能服務，災害發生后，可與災害現場應急救援人員定向交互災情動態信息，利用北斗終端的短報文通信功能自動位置報位及上報突發災害信息和災區救助信息，保障災情“生命線”暢通。

此次火災救援工作中，部分志愿者配備了北斗手持終端支援救災現場。利用北斗手持終端，可通過北斗系統高精度定位技術及短報文通信功能，助力一線救援人員及時掌握火情并做好個人防護、便于組織疏散當地人群、加強重點防護區域場所的救援力量部署工作，確保救災工作有序高效。

在這場與時間賽跑的救火行動中，蒼穹利器再次大顯身手。可以預見，隨著衛星遙感、衛星通信、衛星導航與云計算、大數據、人工智能等前沿技術的融合，空間信息技術在防災減災救災領域中的應用將會更加廣泛，有利于形成面向多災種、全過程和多要素的立體監測能力，進而減少各類災害造成的生命財產損失，提升國家綜合減災業務應用能力和管理水平。