衛(wèi)星技術(shù)在我國災害管理中的應(yīng)用研究論文
我國幅員遼闊，地形地貌與氣候條件復雜，自然災害種類繁多且發(fā)生頻繁，除現(xiàn)代火山活動導致的災害外，幾乎所有的自然災害都有發(fā)生，其分布廣、隨機性強，是世界上自然災害最多、損失最嚴重的國家之一。從災害區(qū)劃看，全國有 74% 的省會城市以及 62% 的地級以上城市位于地震烈度 VII 度以上危險地區(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、地震等災害嚴重的地區(qū)。隨著國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模擴大和社會財富的積累，災害損失呈現(xiàn)日益加重的趨勢。20 世紀 90 年代以來，中國進入新的災害多發(fā)期，新的重大災害事件不斷出現(xiàn)，災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、多災并發(fā)、次生衍生災害不斷等特點；盡管國家在防災減災領(lǐng)域投入了大量的人力物力，使自然災害造成的人員傷亡逐漸減少，但直接和間接的經(jīng)濟損失卻不斷增加，自然災害已成為制約國家和區(qū)域經(jīng)濟社會全面發(fā)展和影響社會安定的最重要因素之一。
一、空間技術(shù)是獲取災害信息的重要手段
為應(yīng)對嚴重自然災害帶來的挑戰(zhàn)，我國建立了完整的災害管理和應(yīng)急體系，以加強自然災害綜合管理能力，提高應(yīng)急速度，盡可能地降低災害造成的影響，減少傷亡和經(jīng)濟損失。從中央到地方的各個部門都建立了災害應(yīng)急預案，保證在出現(xiàn)災害時，能在第一時間啟動相應(yīng)的預案，并按照預案開展有序的專業(yè)化救災。信息服務(wù)是災害管理和應(yīng)急體系建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，信息是貫穿災害管理全過程的核心要素，在整個災害管理過程中，各項決策都要依據(jù)信息來制定，由信息“發(fā)動”：應(yīng)急預案的啟動要根據(jù)對災情信息的分析，依據(jù)應(yīng)急預案的啟動標準決定；災害應(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，包括救災工作組和救援隊伍的派出，救災設(shè)備和物質(zhì)的調(diào)運，生命線的搶通，受災人員搶救和安置轉(zhuǎn)移，以及災后恢復重建，都是根據(jù)災情等信息開展的。
由此可見，災情信息的及時獲取對救災工作至關(guān)重要，只有在第一時間掌握可靠準確的信息，救災指揮部才能制定正確的決策，將有限的救災資源（人、財、物）準確地投放到最需要的地點上，以提高應(yīng)急救援速度和救災效率，最大限度地發(fā)揮作用。不能及時獲取災情信息會使整個救災滯后而錯過最佳救援時間，甚至導致救援工作失敗。
然而，重大自然災害發(fā)生時，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間進入重災區(qū)了解災情，造成災害發(fā)生后一段時間的“信息真空”，使救災指揮部因不能及時獲取準確可靠的災情信息而難以做出正確的決策，嚴重影響應(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工作的順利展開。這一優(yōu)點使災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)急救災中使用的衛(wèi)星技術(shù)主要有：衛(wèi)星通信，衛(wèi)星導航和衛(wèi)星遙感技術(shù)，他們都被證明是救災工作中十分有效的工具，被國內(nèi)外廣泛地應(yīng)用于重大自然災害的應(yīng)急救援工作中。
二、衛(wèi)星通信技術(shù)在災害管理中的應(yīng)用
從我國歷次救災工作經(jīng)驗來看，暢通的通信手段與方式是向人民通報災情、疏散群眾、請求支援的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，沒有一個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)在實施“村村通”工程之前連電話都不通，使災情報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)里又用同樣的時間將災情上報到縣里，導致災民在一個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，使得災區(qū)災情信息 48 小時后才報告到北京，極大地延誤了救災工作的進行。如果有完善暢通的災情通信系統(tǒng)，使救災部門能夠在第一時間內(nèi)獲取災情信息，并及時開展應(yīng)急救援工作，將會大大減少災區(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，衛(wèi)星通信仍可以輕松實現(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、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)會自動地轉(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)，保證了在邊遠地區(qū)和災區(qū)的數(shù)據(jù)及時上報；而移動衛(wèi)星通信則更多的應(yīng)用于應(yīng)急救援中。例如，國家減災委將移動衛(wèi)星通信終端列入應(yīng)急工作組的標準設(shè)備配置，在近年來歷次應(yīng)對重大自然災害中，應(yīng)急工作組奔赴災區(qū)時都攜帶衛(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)受災嚴重，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，出動應(yīng)急通信車輛，確保所有受災牧區(qū)通信暢通，為雪災救災提供了良好的通信保障。2013 年 4 月 20 日四川雅安地震，重災區(qū)寶興縣交通通信全部中斷成為“孤島”，在用直升機機降方式進入災區(qū)的方案因氣象條件惡劣而無法實施的情況下，空投了兩部衛(wèi)星電話，終于在當晚 19：10 與寶興縣建立了通信聯(lián)系，使救災指揮部及時了解了災情并制定了相應(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，當時災區(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，為此救災部門大規(guī)模使用衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)對危機，幾千臺衛(wèi)星通信終端（各種移動衛(wèi)星通信車輛、VAST 終端站、衛(wèi)星手機等）源源不斷地進入災區(qū)，迅速構(gòu)建起了災區(qū)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，成為了重災區(qū)唯一的應(yīng)急通信手段，地震發(fā)生的當天應(yīng)急衛(wèi)星通信車即已到達重災區(qū)都江堰開始提供應(yīng)急通信服務(wù)；第 2 天，通過救災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電話，向指揮中心的領(lǐng)導匯報了當?shù)貫那�；通過緊急安裝的衛(wèi)星寬帶視頻系統(tǒng)，將映秀鎮(zhèn)現(xiàn)場災情的視頻、語音實時傳出，成為映秀鎮(zhèn)唯一的實時視頻傳送平臺，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，在地震災區(qū)，衛(wèi)星移動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)的遠程醫(yī)療系統(tǒng)，使在后方的醫(yī)療專家可以參加災區(qū)的`醫(yī)療救治工作；后方通過遠程視頻系統(tǒng)對災區(qū)現(xiàn)場的救援工作組進行應(yīng)急指揮；在災民轉(zhuǎn)移安置點建立帳篷學校，利用衛(wèi)星遠程教育開辦“空中課堂”，使災區(qū)學生迅速恢復上課；減災委救災工作組在 5 月 15 日上午在災情最重的北川縣城使用無人機獲取了災區(qū)的第一批無人機遙感影像后，首次采用了無人機與便攜式衛(wèi)星通信終端結(jié)合的技術(shù)路線，將遙感影像及時傳送回在北京的應(yīng)急指揮部。
三、衛(wèi)星導航技術(shù)在災害管理中的應(yīng)用
衛(wèi)星導航系統(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)計特點有關(guān)。北斗導航系統(tǒng)采用的是與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)被動導航定位不同的主動導航定位方式，具有一定的通信功能。它可以不依賴其他通信系統(tǒng)而獨立完成定位和通信，指揮中心可隨時了解救災車輛和各救災工作組的位置，實現(xiàn)監(jiān)控導航；還可以通過短報文進行雙向通信，隨時了解災情的發(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。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，在巨災發(fā)生時，位于重災區(qū)的車載北斗終端更容易保全下來，有利于實時報災。上述優(yōu)點使得北斗系統(tǒng)很快就應(yīng)用于災害管理領(lǐng)域。最初，北斗系統(tǒng)是用于偏遠地區(qū)固定的水文站點傳送水文信息以實現(xiàn)測報，因其具有體積小、功耗低、雨衰弱等優(yōu)點而迅速推廣，目前有超過 3000 套北斗終端在使用。
四、衛(wèi)星遙感技術(shù)在災害管理中的應(yīng)用
與衛(wèi)星通信和衛(wèi)星導航相比，衛(wèi)星遙感技術(shù)在防災減災領(lǐng)域應(yīng)用的更早也更成熟。早在 1960 年第一顆試驗氣象衛(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)視災害性天氣系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展，提高天氣預報的準確性，并逐漸走向?qū)嵱谩?0 世紀 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)用到災害監(jiān)測工作中。人們發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星遙感技術(shù)在災害監(jiān)測、評估中具有其獨特優(yōu)勢：其觀測范圍廣（可實現(xiàn)對整個災區(qū)的全覆蓋），重復觀測頻率高（有利于對迅速變化的致災因子和災情進行連續(xù)監(jiān)測），信息獲取快速客觀準確，最重要的是，可全天候全天時穩(wěn)定工作，不受災害影響，能幫助我們在任何惡劣氣候條件或在難以到達地區(qū)直接獲取實時的信息，能發(fā)揮無可比擬的重要作用，其在減災防災領(lǐng)域的應(yīng)用也一向被認為是衛(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，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，在災害應(yīng)對時可獲取的數(shù)據(jù)十分豐富，獲取的時間周期也大大縮短；我國也建立了衛(wèi)星減災地面應(yīng)用系統(tǒng)，可以對接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行實時的快速處理，并在災害數(shù)據(jù)庫的支持下進行分析，形成為救災決策服務(wù)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并通過分發(fā)系統(tǒng)迅速提供給救災指揮部門、應(yīng)急救援人員和公眾，保證其了解災情的最新變化和救災工作的進展。
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