衛(wèi)星技術(shù)在我國災(zāi)害管理中的應(yīng)用研究論文
我國幅員遼闊，地形地貌與氣候條件復(fù)雜，自然災(zāi)害種類繁多且發(fā)生頻繁，除現(xiàn)代火山活動(dòng)導(dǎo)致的災(zāi)害外，幾乎所有的自然災(zāi)害都有發(fā)生，其分布廣、隨機(jī)性強(qiáng)，是世界上自然災(zāi)害最多、損失最嚴(yán)重的國家之一。從災(zāi)害區(qū)劃看，全國有 74% 的省會(huì)城市以及 62% 的地級以上城市位于地震烈度 VII 度以上危險(xiǎn)地區(qū)，70% 以上的大城市、半數(shù)以上的人口、75% 以上的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，分布在氣象、海洋、洪水、地震等災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)。隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和社會(huì)財(cái)富的積累，災(zāi)害損失呈現(xiàn)日益加重的趨勢。20 世紀(jì) 90 年代以來，中國進(jìn)入新的災(zāi)害多發(fā)期，新的重大災(zāi)害事件不斷出現(xiàn)，災(zāi)害帶來的損失和危害程度呈明顯上升趨勢，呈現(xiàn)出頻次增加、損失加劇、多災(zāi)并發(fā)、次生衍生災(zāi)害不斷等特點(diǎn)；盡管國家在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域投入了大量的人力物力，使自然災(zāi)害造成的人員傷亡逐漸減少，但直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失卻不斷增加，自然災(zāi)害已成為制約國家和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面發(fā)展和影響社會(huì)安定的最重要因素之一。
一、空間技術(shù)是獲取災(zāi)害信息的重要手段
為應(yīng)對嚴(yán)重自然災(zāi)害帶來的挑戰(zhàn)，我國建立了完整的災(zāi)害管理和應(yīng)急體系，以加強(qiáng)自然災(zāi)害綜合管理能力，提高應(yīng)急速度，盡可能地降低災(zāi)害造成的影響，減少傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。從中央到地方的各個(gè)部門都建立了災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，保證在出現(xiàn)災(zāi)害時(shí)，能在第一時(shí)間啟動(dòng)相應(yīng)的預(yù)案，并按照預(yù)案開展有序的專業(yè)化救災(zāi)。信息服務(wù)是災(zāi)害管理和應(yīng)急體系建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，信息是貫穿災(zāi)害管理全過程的核心要素，在整個(gè)災(zāi)害管理過程中，各項(xiàng)決策都要依據(jù)信息來制定，由信息“發(fā)動(dòng)”：應(yīng)急預(yù)案的啟動(dòng)要根據(jù)對災(zāi)情信息的分析，依據(jù)應(yīng)急預(yù)案的啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)決定；災(zāi)害應(yīng)急工作由信息獲取與分析工作開始，后續(xù)的一系列工作，包括救災(zāi)工作組和救援隊(duì)伍的派出，救災(zāi)設(shè)備和物質(zhì)的調(diào)運(yùn)，生命線的搶通，受災(zāi)人員搶救和安置轉(zhuǎn)移，以及災(zāi)后恢復(fù)重建，都是根據(jù)災(zāi)情等信息開展的。
由此可見，災(zāi)情信息的及時(shí)獲取對救災(zāi)工作至關(guān)重要，只有在第一時(shí)間掌握可靠準(zhǔn)確的信息，救災(zāi)指揮部才能制定正確的決策，將有限的救災(zāi)資源（人、財(cái)、物）準(zhǔn)確地投放到最需要的地點(diǎn)上，以提高應(yīng)急救援速度和救災(zāi)效率，最大限度地發(fā)揮作用。不能及時(shí)獲取災(zāi)情信息會(huì)使整個(gè)救災(zāi)滯后而錯(cuò)過最佳救援時(shí)間，甚至導(dǎo)致救援工作失敗。
然而，重大自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，通常發(fā)生發(fā)展十分迅速，影響范圍很大，并將各種地面基礎(chǔ)設(shè)施（包括信息采集和監(jiān)測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等）統(tǒng)統(tǒng)破壞，使得災(zāi)區(qū)無法向外傳送信息，而且由于道路被摧毀，救援人員無法在第一時(shí)間進(jìn)入重災(zāi)區(qū)了解災(zāi)情，造成災(zāi)害發(fā)生后一段時(shí)間的“信息真空”，使救災(zāi)指揮部因不能及時(shí)獲取準(zhǔn)確可靠的災(zāi)情信息而難以做出正確的決策，嚴(yán)重影響應(yīng)急救援工作的開展。衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展有效地解決了這一問題，在地面信息采集和通信系統(tǒng)被災(zāi)害摧毀的情況下，以衛(wèi)星技術(shù)為基礎(chǔ)的空間信息系統(tǒng)卻依然可以正常工作，保證對救援人員的信息支持和救災(zāi)工作的順利展開。這一優(yōu)點(diǎn)使災(zāi)害管理成為最需要也最適合應(yīng)用衛(wèi)星技術(shù)的領(lǐng)域之一，也被證明是衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域之一。在應(yīng)急救災(zāi)中使用的衛(wèi)星技術(shù)主要有：衛(wèi)星通信，衛(wèi)星導(dǎo)航和衛(wèi)星遙感技術(shù)，他們都被證明是救災(zāi)工作中十分有效的工具，被國內(nèi)外廣泛地應(yīng)用于重大自然災(zāi)害的應(yīng)急救援工作中。
二、衛(wèi)星通信技術(shù)在災(zāi)害管理中的應(yīng)用
從我國歷次救災(zāi)工作經(jīng)驗(yàn)來看，暢通的通信手段與方式是向人民通報(bào)災(zāi)情、疏散群眾、請求支援的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，沒有一個(gè)健全可靠的通信信息系統(tǒng)作為保障，應(yīng)急救援工作是無法順利展開的。我國的通信系統(tǒng)長期以來一直是應(yīng)急救援中一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，中西部的數(shù)十萬農(nóng)村、牧區(qū)和山區(qū)在實(shí)施“村村通”工程之前連電話都不通，使災(zāi)情報(bào)送工作遇到很大困難。例如，1993 年青海玉樹索加鄉(xiāng)君曲村被大雪圍困，由于通信不暢，村干部騎馬到鄉(xiāng)上求救，4 天 4 夜才趕到鄉(xiāng)政府，鄉(xiāng)里又用同樣的時(shí)間將災(zāi)情上報(bào)到縣里，導(dǎo)致災(zāi)民在一個(gè)多星期后才得到救援，損失慘重。1996年在云南麗江地震中，由于通信中斷，使得災(zāi)區(qū)災(zāi)情信息 48 小時(shí)后才報(bào)告到北京，極大地延誤了救災(zāi)工作的進(jìn)行。如果有完善暢通的災(zāi)情通信系統(tǒng)，使救災(zāi)部門能夠在第一時(shí)間內(nèi)獲取災(zāi)情信息，并及時(shí)開展應(yīng)急救援工作，將會(huì)大大減少災(zāi)區(qū)的損失。這一局面在衛(wèi)星通信技術(shù)廣泛應(yīng)用后得到徹底改觀。衛(wèi)星通信提供了地面網(wǎng)絡(luò)所不具備的備份性、廣泛覆蓋性和靈活性；不受距離和地形的限制，不需要布設(shè)通信機(jī)站，不依賴地面通信條件等。在沒有光纖、沒有無線通信條件下；或發(fā)生突發(fā)事件，地面通信網(wǎng)絡(luò)遭受破壞時(shí)，衛(wèi)星通信仍可以輕松實(shí)現(xiàn)話音、視頻和數(shù)據(jù)通信服務(wù)。它可確保在任何情況下及時(shí)、快速、可靠、穩(wěn)定地提供寬帶多媒體通信服務(wù)，是真正能夠做到廣域無縫隙覆蓋的通信方式。在地面通信網(wǎng)絡(luò)遭受破壞后，地面應(yīng)急通信系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地轉(zhuǎn)接到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)上，保證通信的暢通。
目前，我國氣象、水利、地震等災(zāi)害監(jiān)測部門普遍使用了固定站衛(wèi)星通信的方式傳送各種監(jiān)測站（水文、氣象、地震等）的數(shù)據(jù)，保證了在邊遠(yuǎn)地區(qū)和災(zāi)區(qū)的數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)；而移動(dòng)衛(wèi)星通信則更多的應(yīng)用于應(yīng)急救援中。例如，國家減災(zāi)委將移動(dòng)衛(wèi)星通信終端列入應(yīng)急工作組的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備配置，在近年來歷次應(yīng)對重大自然災(zāi)害中，應(yīng)急工作組奔赴災(zāi)區(qū)時(shí)都攜帶衛(wèi)星電話，保證了與應(yīng)急指揮部的信息暢通。2006 年初，新疆阿勒泰地區(qū)遭遇大雪和寒流襲擊，造成上萬平方千米的牧區(qū)受災(zāi)嚴(yán)重，新疆聯(lián)通阿勒泰分公司利用衛(wèi)星通信技術(shù)，成立應(yīng)急通信小組，出動(dòng)應(yīng)急通信車輛，確保所有受災(zāi)牧區(qū)通信暢通，為雪災(zāi)救災(zāi)提供了良好的通信保障。2013 年 4 月 20 日四川雅安地震，重災(zāi)區(qū)寶興縣交通通信全部中斷成為“孤島”，在用直升機(jī)機(jī)降方式進(jìn)入災(zāi)區(qū)的方案因氣象條件惡劣而無法實(shí)施的情況下，空投了兩部衛(wèi)星電話，終于在當(dāng)晚 19：10 與寶興縣建立了通信聯(lián)系，使救災(zāi)指揮部及時(shí)了解了災(zāi)情并制定了相應(yīng)的救援方案，保證了救援工作的快速開展。2008 年 5 月 12 日四川汶川 8.0 級地震發(fā)生，當(dāng)時(shí)災(zāi)區(qū)通信設(shè)施（包括基站、光纜等）和交通設(shè)施被大面積摧毀，通信中斷，情況十分緊急，為此救災(zāi)部門大規(guī)模使用衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)對危機(jī)，幾千臺(tái)衛(wèi)星通信終端（各種移動(dòng)衛(wèi)星通信車輛、VAST 終端站、衛(wèi)星手機(jī)等）源源不斷地進(jìn)入災(zāi)區(qū)，迅速構(gòu)建起了災(zāi)區(qū)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，成為了重災(zāi)區(qū)唯一的應(yīng)急通信手段，地震發(fā)生的當(dāng)天應(yīng)急衛(wèi)星通信車即已到達(dá)重災(zāi)區(qū)都江堰開始提供應(yīng)急通信服務(wù)；第 2 天，通過救災(zāi)人員艱難跋涉送來的衛(wèi)星電話，從震中映秀鎮(zhèn)打出了地震后的第一個(gè)電話，向指揮中心的領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)了當(dāng)?shù)貫?zāi)情；通過緊急安裝的衛(wèi)星寬帶視頻系統(tǒng)，將映秀鎮(zhèn)現(xiàn)場災(zāi)情的視頻、語音實(shí)時(shí)傳出，成為映秀鎮(zhèn)唯一的實(shí)時(shí)視頻傳送平臺(tái)，為映秀地區(qū)前沿指揮中心和后方指揮中心提供了穩(wěn)定的全方位通信保障。同時(shí)，在地震災(zāi)區(qū)，衛(wèi)星移動(dòng)通信不僅用于最基本的語音通信， 傳輸現(xiàn)場圖片和視頻資料， 還被用于一些特殊的應(yīng)用。例如：開通了以衛(wèi)星通信為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，使在后方的醫(yī)療專家可以參加災(zāi)區(qū)的`醫(yī)療救治工作；后方通過遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)對災(zāi)區(qū)現(xiàn)場的救援工作組進(jìn)行應(yīng)急指揮；在災(zāi)民轉(zhuǎn)移安置點(diǎn)建立帳篷學(xué)校，利用衛(wèi)星遠(yuǎn)程教育開辦“空中課堂”，使災(zāi)區(qū)學(xué)生迅速恢復(fù)上課；減災(zāi)委救災(zāi)工作組在 5 月 15 日上午在災(zāi)情最重的北川縣城使用無人機(jī)獲取了災(zāi)區(qū)的第一批無人機(jī)遙感影像后，首次采用了無人機(jī)與便攜式衛(wèi)星通信終端結(jié)合的技術(shù)路線，將遙感影像及時(shí)傳送回在北京的應(yīng)急指揮部。
三、衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在災(zāi)害管理中的應(yīng)用
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在應(yīng)急救援工作中也發(fā)揮了重要作用，特別是國產(chǎn)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的表現(xiàn)更是十分優(yōu)異，這與北斗系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)特點(diǎn)有關(guān)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)采用的是與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)被動(dòng)導(dǎo)航定位不同的主動(dòng)導(dǎo)航定位方式，具有一定的通信功能。它可以不依賴其他通信系統(tǒng)而獨(dú)立完成定位和通信，指揮中心可隨時(shí)了解救災(zāi)車輛和各救災(zāi)工作組的位置，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控導(dǎo)航；還可以通過短報(bào)文進(jìn)行雙向通信，隨時(shí)了解災(zāi)情的發(fā)展，做到心中有數(shù)，并發(fā)出指令指揮各工作組相互配合救災(zāi)。與其他衛(wèi)星通信設(shè)備比較，北斗終端輕便靈活，容易使用和攜帶，成本低，更容易大量部署，在巨災(zāi)發(fā)生時(shí)，位于重災(zāi)區(qū)的車載北斗終端更容易保全下來，有利于實(shí)時(shí)報(bào)災(zāi)。上述優(yōu)點(diǎn)使得北斗系統(tǒng)很快就應(yīng)用于災(zāi)害管理領(lǐng)域。最初，北斗系統(tǒng)是用于偏遠(yuǎn)地區(qū)固定的水文站點(diǎn)傳送水文信息以實(shí)現(xiàn)測報(bào)，因其具有體積小、功耗低、雨衰弱等優(yōu)點(diǎn)而迅速推廣，目前有超過 3000 套北斗終端在使用。
四、衛(wèi)星遙感技術(shù)在災(zāi)害管理中的應(yīng)用
與衛(wèi)星通信和衛(wèi)星導(dǎo)航相比，衛(wèi)星遙感技術(shù)在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域應(yīng)用的更早也更成熟。早在 1960 年第一顆試驗(yàn)氣象衛(wèi)星發(fā)射成功后，人們就在不斷研究使用氣象衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)監(jiān)視災(zāi)害性天氣系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展，提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，并逐漸走向?qū)嵱谩?0 世紀(jì) 70 年代陸地衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星發(fā)射成功以后，也很快被應(yīng)用到災(zāi)害監(jiān)測工作中。人們發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星遙感技術(shù)在災(zāi)害監(jiān)測、評估中具有其獨(dú)特優(yōu)勢：其觀測范圍廣（可實(shí)現(xiàn)對整個(gè)災(zāi)區(qū)的全覆蓋），重復(fù)觀測頻率高（有利于對迅速變化的致災(zāi)因子和災(zāi)情進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測），信息獲取快速客觀準(zhǔn)確，最重要的是，可全天候全天時(shí)穩(wěn)定工作，不受災(zāi)害影響，能幫助我們在任何惡劣氣候條件或在難以到達(dá)地區(qū)直接獲取實(shí)時(shí)的信息，能發(fā)揮無可比擬的重要作用，其在減災(zāi)防災(zāi)領(lǐng)域的應(yīng)用也一向被認(rèn)為是衛(wèi)星遙感最成功的應(yīng)用領(lǐng)域之一。
隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，國際上遙感衛(wèi)星的數(shù)量不斷增加，其質(zhì)量和分辨率也在不斷提高。與此同時(shí)，我國也發(fā)展了一系列的遙感衛(wèi)星，包括氣象、海洋、資源、環(huán)境、高分等系列衛(wèi)星，在災(zāi)害應(yīng)對時(shí)可獲取的數(shù)據(jù)十分豐富，獲取的時(shí)間周期也大大縮短；我國也建立了衛(wèi)星減災(zāi)地面應(yīng)用系統(tǒng)，可以對接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的快速處理，并在災(zāi)害數(shù)據(jù)庫的支持下進(jìn)行分析，形成為救災(zāi)決策服務(wù)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并通過分發(fā)系統(tǒng)迅速提供給救災(zāi)指揮部門、應(yīng)急救援人員和公眾，保證其了解災(zāi)情的最新變化和救災(zāi)工作的進(jìn)展。
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