衛星減災 國際攜手

文/松堂

除了空間與重大災害國際憲章外，目前各種國際合作衛星減災機制為數不少，有區域性的，也有全球性的。我們很難在一個專題中把所有合作機制都介紹清楚，在這里挑選一些影響力比較大、運行效果比較好的加以介紹。

聯合國衛星中心項目

聯合國衛星中心（UNOSAT）是聯合國訓練研究所的一部分，其任務是應聯合國各基金、方案和專門機構的要求，提供衛星分析、培訓和能力發展，支持會員國各自開展衛星圖像分析，并提供使用地理空間信息技術方面的培訓。UNOSAT 提供開放下載的地圖庫中可以找到應對災害、復雜緊急情況和沖突局勢的公共分析、數據和其他產品。

不僅僅是減災

UNOSAT 通過利用科學和創新技術，為各國制定政策、規劃和決策提供信息，并提供更好的工具和解決方案。發展技術能力并建立強大和可預測的機制，來訪問數據集和開放數據平臺非常重要。因此，能力發展和培訓才是UNOSAT 的基本職能，而不是日常值班。

▲ 聯合國衛星中心項目工作人員在孟加拉的辦公室

UNOSAT 開發的學習解決方案，主要涉及地理空間技術應用、減災、氣候適應力、保護文化和自然遺產，還大力加強災害管理當局利用地理空間應用進行備災和救災的能力。

UNOSAT 不僅僅是一個衛星減災項目，它還服務于人權保護的目的。比如，利用衛星圖像作為證據，提供高質量的分析，支持聯合國人權事務高級專員辦事處、國際刑事法院、聯合國教科文組織、緬甸獨立調查機制和其他使用衛星圖像分析的實體，分析城市、城鎮和農村地區住房的破壞情況，武器和部隊的位置和處置情況，墳墓、拘留設施、文化遺產等等。2022 年以來，UNOSAT 在6 起案件中向國際刑事法院提供了監測和分析能力。

UNOSAT 還服務于保護文化遺產方面，與聯合國教科文組織建立了牢固的伙伴關系。衛星圖像分析有助于記錄多個國家文化遺產地的狀況。

UNOSAT 也支持聯合國維和行動，包括特使辦公室、聯合國行動和危機中心以及聯合國各特派團和國家辦事處，定期更新關鍵地區和局勢的地理空間信息。從衛星圖像中獲得的信息，客觀性和相關性能讓合作伙伴更全面地了解情況。特別是在聯合國特派團無法進入的地區，近實時的衛星識別和記錄有著很大優勢。例如，UNOSAT 監測了關鍵邊界地區，評估了重大國際沖突造成的破壞，監測了人口流動狀況，包括人道主義走廊的出入狀況，分析了可能違反武器禁運的信息，監視了港口和機場等等。

AI 的應用

UNOSAT 最近在啟動新的技術，也就是探索人工智能（AI）在人道主義中的應用。UNOSAT 多年來開發的大量矢量數據，是人工智能和相關發展的訓練數據集。UNOSAT 正在設計、開發和部署應用于衛星圖像的深度學習模型，用于人道主義援助和災難響應，如洪水分析、避難所測繪、損失評估等。

在這個問題上，中國學術界發揮了很大作用。2019 年，聯合國訓練研究所與武漢大學簽署了一份諒解備忘錄，目的是充分利用UNOSAT 的人工智能遙感研究和創新能力。即使在疫情期間，合作依然在積極實施。武漢大學的新生可以通過遠程方式，在日內瓦聯合國衛星項目總部實習。

哥白尼應急管理服務

哥白尼應急管理服務（CEMS）是哥白尼計劃的一部分，是由歐盟委員會管理的歐盟地球觀測計劃，并與歐盟成員國、歐空局、歐洲氣象衛星應用組織、歐洲中期天氣預報中心、歐盟機構和墨卡托海洋公司合作實施。該方案旨在根據衛星地球觀測和實地（非空間）數據開發一套歐洲信息服務。

▲ 聯合國衛星中心項目為所羅門群島提供支援

▲ 聯合國衛星中心項目用于維和

▲ 芬蘭冰眼衛星

哥白尼應急管理服務的職責

CEMS 由歐盟委員會通過聯合研究中心直接管理，提供洪水、森林火災和干旱的預警和風險評估，并提供從衛星圖像中獲得的地理空間信息，說明世界各地（危機之前、期間或之后）自然和人為災害的影響。地圖和數據的制作主要通過與歐洲工業界和學術界簽訂的服務合同進行。通過這些服務，它支持危機管理人員、民防和水文氣象當局，處理自然災害、人為緊急情況和人道主義危機。作為歐盟的一項服務，CEMS 的首要任務是響應歐盟的需求和利益，無論是來自歐盟內部還是外部。緊急管理服務免費提供給授權用戶。

哥白尼的重點是服務于全球應急和災害管理。它持續通過衛星圖像分析災害事件，數量逐年增加，預報和監測系統不斷改進。哥白尼系統并不綁定具體的衛星，它不但能利用歐洲自身豐富的遙感衛星資源，也逐步引入其他國家發射的遙感衛星。

▲ 聯合國衛星中心項目的南蘇丹洪水分析

具體服務方式

哥白尼系統的目標用戶包括區域、國家、歐洲和國際各級危機管理領域實體和組織，允許公民或私營公司訪問和利用各類數據庫，包括CEMS 映射激活的歷史數據，以及歐洲森林火災信息系統、歐洲洪水警報系統和全球洪水警報系統，以及歐洲干旱觀測/全球干旱觀測數據庫。

▲ 哨兵1 號衛星拍攝的摩洛哥地震圖

▲ 哨兵衛星拍攝的菲律賓石油污染

在具體應用上，保險公司可以檢查與人類活動、自然現象有關的關鍵基礎設施穩定性，這些自然現象可能會對建筑物產生重大影響，通過評估挽救生命和戰略資產。石油和天然氣公司可以管理和監控分散在全球偏遠地區的資產和設施。農業單位可以在季節性自然災害或人為事件（例如在沖突地區）之后評估作物狀況，從而提高他們有效規劃對策的能力。

哥白尼計劃主要提供按需測繪與預警監測服務。所謂按需測繪，可以支持應急管理周期的所有階段，包括準備、預防、減少災害風險、應急響應和恢復。在這項工作中，快速制圖團隊根據各類衛星圖像，為突發緊急情況創建專題地圖；風險和恢復團隊提供信息，以協助有關災害預警和事后活動的決策。

早期預警和監測提供持續的災害預測和監測信息，以協助洪水、干旱和森林火災的準備和應急響應。持續監測產品也可支持災害預防計劃和救援。

歐盟委員會為自己設置了防災減災、應急救助、風險管理等機構職能，而哥白尼EMS 通過向這些職能部門提供衛星信息和其他免費數據源，幫助他們進行決策和行動。

通過CEMS，用戶可以免費、開放地訪問哥白尼計劃的大量實時和歷史數據集，以及來自哥白尼合作伙伴機構的信息。

CEMS 解決由自然災害（洪水、野火、地震、海嘯、火山爆發、山體滑坡等）以及歐盟內外的人為危害（工業事故、石油泄漏等）引起的災難。考慮到不同國家不同的地理、社會和政治特征，會影響這個國家的災害應對能力，所以CEMS 會根據區域需求調整地理空間數據。

服務模式

CEMS 按需測繪服務只能由授權用戶通過歐洲公民保護和人道主義援助行動總干事的應急響應協調中心直接激活。每個歐盟成員國都有一個指定的授權用戶。歐盟成員國的其他非授權用戶希望激活CEMS 測繪服務，必須通過所在國家的聯絡人。除敏感地區之外，所有地圖產品均可在完整、免費和開放的基礎上在線獲得。

歐洲洪水警報系統的合作伙伴可以通過可定制的 Web 界面和 Web 服務實時訪問信息。任何負責洪水預報、洪水風險管理的歐盟國家、地區或地方當局都可以成為歐洲洪水警報系統的合作伙伴。此外，如果與負責預測的國家當局達成協議，其他機構也可以成為合作伙伴，實時訪問全球洪水警報系統產品。

歐洲森林火災信息系統是一個開放的系統，其信息可通過基于網絡的地理信息系統訪問。歐洲森林火災信息系統數據和服務旨在支持各國的國家消防服務，向歐洲、西亞和北非的40 個國家發布火災信息。

▲ 衛星圖像制作的智利山火災區范圍圖

▲ 多源衛星融合形成的利比亞洪水影響圖

聯合國的災害管理與應急反應天基信息平臺

聯合國的災害管理與應急反應天基信息平臺有一個奇怪的縮寫：Spider，和“蜘蛛”的拼寫一模一樣。這個平臺是在1999 年提出的，當時第三次聯合國探索及和平利用外層空間會議發表了一份決議，即《空間千年關于空間和人的發展的維也納宣言》。宣言指出，要通過國際合作，致力于研究和推廣全球綜合性運行系統，提供地球觀測通信和其他空間相關的服務，盡可能利用現有資源填補災害管理中用戶需求、國家能力和使用現有空間數據和技術之間的差距，在世界范圍內開展災害的緩解和預防工作。

為了落實決議中的內容，聯合國外空委在2001 年設立了災害管理行動小組，2004 年正式提出設立國際災害管理空間協調機構的建議，2004 年10 月聯合國大會決議同意成立專家組進行方案論證。2006 年，Spider 平臺正式成立。需要指出的是，中國在這個天基信息平臺機制當中發揮了重要作用。平臺一共設有3 個主要辦公室，其中聯合國外空委平臺工作團隊設在維也納，下設北京辦公室和波恩辦公室。北京辦公室就設在中國民政部減災中心的大樓內。

與聯合國訓練研究所的信息服務平臺類似，Spider 系統更多的是支持各個國家的能力建設，主要責任是在各個空間合作機制當中進行協調。Spider本身并沒有實體化的執行機構，如果要啟動Spider 機制，需要通過空間與重大災害國際憲章等機制來獲取衛星圖像以及繪制地圖。

在上述3 個辦公室當中，維也納辦公室負責Spider 所有活動的協調，負責制定延伸活動和框架實施方案，確保專家參加相關的大會和會議，支持區域性和國際研討會的舉辦；波恩辦公室的主要工作是匯總關于如何利用空間技術進行防災減災的信息，獲取相關國際組織的計劃和信息，研究空間技術用于防災減災的案例研究和最佳實踐途徑，實施存檔數據等。伯恩辦公室還負責建立網站，向用戶提供如何獲取和利用空間技術減災方案的信息。

波恩辦公室還負責3 項工作，分別是建立實踐社區、知識管理和轉移培育聯盟平臺。建立實踐社區，就是讓不同國家的空間技術應用和災害管理之間，能夠建立起一個學術交流和相互幫助的朋友圈。知識管理和轉移相對容易理解一些，就是把一些用戶的成功經驗或者失敗教訓搜集整理出來，提供給所有的其他用戶。這其中還包括對用戶需求和最佳實踐的凝練。培育聯盟平臺分為兩個方向，水平的和垂直的。水平協調就是在相同職責相同等級的防災減災機構之間建立起合作關系，相互在空間技術應用方面進行協調和支持。垂直協調就是在相關國家級的有關部門科學機構或者空間系統運營單位、人道主義援助和民事保護者之間進行協調和互動，建立空間減災信息的供應鏈。因為是在聯合國框架之下實施，總體來說上述工作都是免費的。同樣，這個機構也不和具體的衛星綁定。

北京辦公室主要負責實施兩項工作，一是科普教育，向有關民事保護組織、投資機構、教育機構、媒體、政府和非政府組織開展空間技術減災應用的教育；二是匯總有關地區、有關國家的風險信息，支持將空間技術用于減災的效果評估。

中國在這個機制當中發揮的作用得到了聯合國的高度肯定。2015 年，Spider 北京辦公室的主任史威士·賴文還親自撰寫文章，向中國政府表示自己的敬佩之情。他說中國投入了大量人力物力，推動實現天基技術在災害管理中的應用，中國的民政部、國家減災中心與國家航天局、中國科學院、各大高校等機構積極開展工作，致力于將對地觀測納入災害管理之中，讓中國的災害早期預警應急響應和災后恢復重建能力得到了顯著的提升。

隨著氣候的持續變化，人們對衛星減災的需求會越來越多。讓人樂觀的是，如今各國發射的衛星也越來越多，減災部門可用的衛星資源也越來越多。各類國際合作機制的存在，也可以讓減災部門用最快速度拿到自己關心區域的衛星圖像。哪怕是沒有衛星的國家，也可以享受到天基信息的服務。現在的焦點是，如何用盡量短的時間把衛星圖像處理出來，形成專題地圖作為決策依據。哪怕憲章機制，也要一兩周的時間才能出圖，在很多場景下只能用來事后分析，或者制定長期減災方案，不能為現場救援提供直接支持。最理想的情況是災害發生后立刻出圖，形成近實時乃至實時服務能力。這將是衛星減災界今后一段時間的重點工作。

▲ 高分四號衛星澳大利亞火災影像

▲ 中國高分衛星為印度提供的洪水分析圖