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低温雨雪冰冻灾害挑战我国空间信息技术发展──部分单位认真总结卫星监测在重大灾害中的作用和前景
发布时间:2008-3-24 来源:国防科工委

            今年1月10日至2月中旬,我国发生了一场大范围持续性的低温雨雪冰冻灾害,给人民生活和生产造成了巨大损失。在党中央、国务院的领导下,全国军民奋力抗灾,已取得阶段性胜利,进入了全面恢复重建阶段。冰雪消融,春暖大地。部分单位在灾后认真回顾抗灾历程,总结抗灾经验,共话我国空间信息技术在重大灾害中的作用及发展前景。

  灾害程度 历史罕见

  这是一场历史罕见的自然灾害,它造成了巨大的损失。据民政部国家减灾中心初步核定,这次灾害已造成上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、河南、湖北、湖南、广东、广西、重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等20个省(自治区、直辖市)和新疆建设兵团不同程度受灾,因灾死亡129人、失踪4人,紧急转移安置166万人;农作物受灾面积1.78亿亩,成灾8764万亩,绝收2536万亩;森林受损近2.6亿亩;倒塌房屋48.5万间,损坏房屋168.6万间;因灾造成的直接经济损失达1516.5亿元。

  全球气候变化导致的大气环流异常是诱发低温雨雪冰冻天气的气象原因,加上灾害发生地江南丘陵和云贵高原的地势,以及灾区人口密度较大和春节前的人流高峰,“天、地、人”三个方面相互交融,构成了巨型的灾害链,最终形成了这场巨大的灾难。灾害的波及面之广、影响程度之深、社会影响之大,均创建国以来之最。

  这次灾难呈现了以下特点:

  一是灾害影响区域广,持续时间长,受灾程度深。部分区域灾害甚至影响到社会正常秩序。灾害损失严重,多项灾害损失指标已经超过历年同期的几十倍。综合多方面情况,这场灾害实际上是一场巨灾。

  二是灾害形势变化急,发展快速。灾害迅速升级,体现在:南方地区由旱灾迅速转化为雪灾,并形成系列的灾害链;受灾区域由农村升级到交通干线;受灾人口从农村升级到城市;受灾困难从一般性食品和衣被缺乏升级到照明设备及信息沟通的匮乏。

  三是灾害发生区域错位。受灾地区缺乏应对雪灾和冰冻的经验和措施,以及区域性生命线损毁,给救灾工作带来较大困难。

  为了调查灾区的实际情况,探索卫星等遥感数据在灾害应急中如何发挥最大作用,民政部国家减灾中心、国防科工委系统一司、中国资源卫星应用中心、北京宇视蓝图信息技术有限公司4家单位组成工作组,于2月19日-21日对重灾区之一的湖南省益阳市安化和桃江两县的倒损房屋情况、受灾农作物和经济作物进行了实地考察。考察组认为,这场历史罕见的低温雨雪冰冻灾害,同近年来我国频发的台风、洪涝、滑坡、泥石流等多种灾害,均存在类似的特点,这对利用卫星等遥感技术开展灾害应急监测等带来了巨大的挑战。

  卫星监测 作用彰显

  运用卫星技术对灾情进行监测,在这次抗击低温雨雪冰冻灾害的过程中受到相关部委和相关单位的重视,并取得了成效。

  国家减灾委、民政部国家减灾中心长期以来一直注重空间技术在减灾救灾领域的应用。进入雪灾高发季以来,国家减灾中心利用遥感数据持续进行常规全国积雪监测及积雪影响分析。自1月21日以来,针对湖北省灾情国家减灾中心启动《应对突发性自然灾害响应工作规程》,对灾害进行应急监测和评估,为国务院煤电油运及抢险抗灾应急指挥中心、国家减灾委、民政部、交通部、公安部、国家救灾工作组和社会公众提供了一系列灾害监测和影响分析产品。包括:积雪范围监测和影响评价产品、道路拥堵评估产品、农作物低温冻害评估产品和受困居民地分析产品。另外,中国资源卫星应用中心、中国科学院对地观测与数字地球科学中心也利用卫星数据生成了多期积雪监测产品。在灾害应急阶段制作的产品,一类是利用国内外气象卫星以及美国雪冰数据中心“微波辐射计数据”对我国积雪分布、厚度和雪水当量进行了持续监测分析,对灾区进行大范围监测,及时掌握灾情发展趋势;第二类是利用遥感一号、遥感二号、北京一号卫星等高分辨率卫星对重灾区和重点区域的积雪信息、生命线工程、基础设施受影响情况进行监测和评估,为救灾工作提供决策支持。

  气象卫星在这次灾害监测预报中起到了重要作用,为天气预报部门、决策服务部门提供了大量有关降雪天气预报、受灾区积雪覆盖范围等方面的遥感监测信息,为制定抗灾、救灾方案提供了重要依据,获得了领导的好评。

  在天气预报服务方面,以风云二号C、D星为代表的静止气象卫星,对预报降水的位置、强度以及降水累计评估方面提供了大量的预报素材和观测资料。主要产品包括:风云二号C、D星的水汽和红外通道云导风产品结合水汽通道图像; 等效黑体辐射亮温产品;云相态分析产品;卫星估计降水产品; 云变率图像。云变率图像可以直观地看到南方降水云系的增消情况,该产品在1月29日的全国天气大会商中首次使用,并立即引起有关省气象局的极大兴趣。

  在积雪监测方面,气象卫星在此次灾害中提供了大量积雪监测信息,其中积雪覆盖信息可以直接反映受灾地区的范围,积雪厚度信息可反映受灾程度,连续时次的积雪监测信息还可反映积雪的动态变化,为政府部门从宏观上了解灾害影响及变化提供了重要信息。此次应用的气象卫星积雪监测产品主要包括:积雪覆盖监测图像和面积估算信息;积雪厚度估算图像;积雪覆盖度距平图;卫星遥感和地理信息技术的综合应用。这些监测信息资料已全部用于每日全国气象系统电视会商,供中央气象台和各省区气象台作为预报参考和灾情评估使用。数据和相应的图像产品还直接通过气象系统内部网络发送给各省市气象台使用,并得到了很好的反馈。由于此次受灾各省通讯、电力设施都受到冰冻、降雪影响,部分地区地面观测、探测系统受到不同程度影响,卫星资料成为此次灾情监测中最可靠的数据源。

  在这次灾害应急过程中,国家减灾中心共获取了国内外约600景微波和光学遥感数据。其中利用国家减灾委协调机制获取的国产卫星数据包括367景遥感一号卫星数据和1景遥感二号卫星数据,其他数据包括国内的风云卫星、北京一号卫星数据,国外的NOAA、MODIS卫星、ENVISAT/ASAR、ALOS/PALSAR、AMSR数据等。国家减灾中心利用这些数据在灾害发生发展过程中对积雪范围、积雪深度、生命线工程、基础设施等进行了监测和分析。

  在获取国内外遥感卫星数据的基础上,国家减灾中心充分利用这些数据,在灾害发展的全过程中针对灾害应急需求制作了一系列灾害监测和影响分析产品。在1月10日至2月15日针对国务院煤电油运及抢险抗灾应急指挥中心、国家减灾委、民政部、交通部、公安部、国家救灾工作组和社会公众的需求,利用这些遥感数据制作了15期遥感积雪监测和分析产品,包括在灾害全过程定期利用国内风云2C卫星数据、国外的NOAA、MODIS数据制作雪情监测以及地表温度监测产品;灾害发展中期利用国内遥感一号雷达卫星数据,国外ENVISAT/ASAR、ALOS/PALSAR、AMSR数据对多云覆盖的南方灾区积雪范围、深度、交通线拥堵情况进行了监测分析;在灾害后期利用较高分辨率的北京一号、遥感二号数据对交通线拥堵、居民地受困情况进行监测。此外,还利用国家测绘局提供的国家基础地理信息数据针对国家救灾工作组现场查灾需求制作灾区交通路线图、居民地、人口分布图、以及三维影像地形图。

  在抗灾进入到全面恢复重建阶段,卫星遥感监测工作重点也从应急评估转到对灾情的全面评估,以及对灾后恢复重建进度、质量监督的评估。在核查评估阶段和恢复重建过程中,需要利用高分辨率遥感卫星数据来全面排查和核定民房倒损情况和生命线的受灾情况,并且需要利用高分辨率遥感卫星数据定期监测和评估恢复重建过程和效益。在这个阶段需要充分利用国内外高分辨率遥感卫星数据,进行恢复重建监测和评估,为政府决策提供技术支撑。

  整合资源 提升能力

  继续提升我国卫星技术在应急抗灾减灾中的应用能力和水平,前提是要对这次抗灾中的情况进行全面总结,客观评价卫星技术应用的现状。

  在这次灾害应急过程中,国家减灾中心利用遥感技术生产的灾害监测和灾害影响分析产品在国务院应急抗灾指挥中心、国家减灾委、民政部等部委的决策过程中以及国家工作组灾区查灾中都发挥了一定作用。但国家减灾中心认为,卫星遥感技术在灾害应急中也还存在一些需要解决的问题:一是可利用的卫星数据严重不足。主要体现在三个方面:缺乏全天候观测能力,尤其缺乏全天时全天候高分辨率观测能力;空间覆盖能力不能满足灾害区域性监测需求,数据获取实效性亟待提高;监测周期(时间分辨率)尚不能满足灾害应急阶段的监测需求,在目前综合应用多星资源情况下也不能满足这一指标。二是标准数据产品质量与实际应用需求存在差距,为后续应用处理带来极大困难,浪费了许多宝贵的时间。三是复杂灾害背景环境下的灾害遥感处理技术和方法严重缺乏,灾害所需评估指标难以定量或者定性进行评价评估。四是国内涉及卫星资源、处理能力、研发的部门之间尚未形成联动机制,未形成合力。

  总的来看,卫星遥感技术在这次灾害应急处置过程中发挥了一定作用,但应用现状还不能满足需求,应用潜力还未得到充分发挥,需要不断提高服务能力和应用效果,为政府机构决策提供更好的空间信息技术支持。

  国家减灾中心认为,人类社会与灾害风险共存,在大力发展我国空间信息技术中应该充分考虑减灾和灾害应急领域对遥感技术的巨大和特殊的需求,总结这次应对巨灾过程中遥感技术应用的经验,今后在减灾救灾应用领域,我国空间信息技术尤其是遥感技术发展需重视以下四个方面:

  一、大力发展我国对地观测能力,提高卫星对地观测的时间、空间以及波谱分辨率,灾害应急监测与评估需要全天候、全天时、宽覆盖、高时间、多种空间分辨率与多载荷对地观测能力,尤其对于演变迅速的灾害,需发展卫星对灾害发生区域的凝视能力,提高对灾区的观测频次、掌握灾害发展的趋势。

  二、在减灾救灾领域,以需求为牵引,建立军民卫星资源共用的组织体制和运行机制,使得在灾害管理的全过程,包括灾害风险监测预警、灾害应急监测评估以及灾后恢复重建过程中能高效、充分利用国内所有卫星资源。

  三、提高国内卫星综合处理能力,综合利用和共享国内各卫星相关机构、科研单位的遥感数据处理能力,分析灾害监测、评估产品生产和应用各个环节,各个机构分工合作,减少重复劳动,形成综合应用的合力。

  四、加快空间技术尤其是遥感技术在减灾救灾应用中科研和成果转化步伐,以减灾应用示范为基础,加强复杂灾害环境背景下灾害监测、评估指标的定性评价、定量反演技术以及在灾害应急中的卫星导航定位以及通讯等技术的应用开发,提高国家减灾救灾技术水平。(杨越 侯季光)

回良玉主持召开国家减灾委办公会议研究部署抗灾工作

全国灾区群众生活安排和恢复重建工作会议

根据卫星数据绘制的积雪覆盖图


气象卫星全国积雪覆盖监测图

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