衛星技術在我國災害管理中的應用研究論文
衛星技術在我國災害管理中的應用研究論文
我國幅員遼闊，地形地貌與氣候條件複雜，自然災害種類繁多且發生頻繁，除現代火山活動導致的災害外，幾乎所有的自然災害都有發生，其分佈廣、隨機性強，是世界上自然災害最多、損失最嚴重的國家之一。從災害區劃看，全國有 74% 的省會城市以及 62% 的地級以上城市位於地震烈度 VII 度以上危險地區，70% 以上的大城市、半數以上的人口、75% 以上的工農業產值，分佈在氣象、海洋、洪水、地震等災害嚴重的地區。隨著國民經濟持續高速發展、生產規模擴大和社會財富的積累，災害損失呈現日益加重的趨勢。20 世紀 90 年代以來，中國進入新的災害多發期，新的重大災害事件不斷出現，災害帶來的損失和危害程度呈明顯上升趨勢，呈現出頻次增加、損失加劇、多災併發、次生衍生災害不斷等特點；儘管國家在防災減災領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，但直接和間接的經濟損失卻不斷增加，自然災害已成為制約國家和區域經濟社會全面發展和影響社會安定的最重要因素之一。
一、空間技術是獲取災害資訊的重要手段
為應對嚴重自然災害帶來的挑戰，我國建立了完整的災害管理和應急體系，以加強自然災害綜合管理能力，提高應急速度，儘可能地降低災害造成的影響，減少傷亡和經濟損失。從中央到地方的各個部門都建立了災害應急預案，保證在出現災害時，能在第一時間啟動相應的預案，並按照預案開展有序的專業化救災。資訊服務是災害管理和應急體系建設的重要環節，資訊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，各項決策都要依據資訊來制定，由資訊“發動”：應急預案的啟動要根據對災情資訊的分析，依據應急預案的啟動標準決定；災害應急工作由資訊獲取與分析工作開始，後續的一系列工作，包括救災工作組和救援隊伍的派出，救災裝置和物質的調運，生命線的搶通，受災人員搶救和安置轉移，以及災後恢復重建，都是根據災情等資訊開展的。
由此可見，災情資訊的及時獲取對救災工作至關重要，只有在第一時間掌握可靠準確的資訊，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，以提高應急救援速度和救災效率，最大限度地發揮作用。不能及時獲取災情資訊會使整個救災滯後而錯過最佳救援時間，甚至導致救援工作失敗。
然而，重大自然災害發生時，通常發生發展十分迅速，影響範圍很大，並將各種地面基礎設施（包括資訊採集和監測系統、通訊系統等）統統破壞，使得災區無法向外傳送資訊，而且由於道路被摧毀，救援人員無法在第一時間進入重災區瞭解災情，造成災害發生後一段時間的“資訊真空”，使救災指揮部因不能及時獲取準確可靠的災情資訊而難以做出正確的決策，嚴重影響應急救援工作的開展。衛星技術的發展有效地解決了這一問題，在地面資訊採集和通訊系統被災害摧毀的情況下，以衛星技術為基礎的空間資訊系統卻依然可以正常工作，保證對救援人員的資訊支援和救災工作的順利展開。這一優點使災害管理成為最需要也最適合應用衛星技術的領域之一，也被證明是衛星技術應用最為成功的領域之一。在應急救災中使用的衛星技術主要有：衛星通訊，衛星導航和衛星遙感技術，他們都被證明是救災工作中十分有效的工具，被國內外廣泛地應用於重大自然災害的應急救援工作中。
二、衛星通訊技術在災害管理中的應用
從我國曆次救災工作經驗來看，暢通的通訊手段與方式是向人民通報災情、疏散群眾、請求支援的關鍵環節，沒有一個健全可靠的通訊資訊系統作為保障，應急救援工作是無法順利展開的。我國的通訊系統長期以來一直是應急救援中一個薄弱環節，中西部的數十萬農村、牧區和山區在實施“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 年青海玉樹索加鄉君曲村被大雪圍困，由於通訊不暢，村幹部騎馬到鄉上求救，4 天 4 夜才趕到鄉政府，鄉里又用同樣的時間將災情上報到縣裡，導致災民在一個多星期後才得到救援，損失慘重。1996年在雲南麗江地震中，由於通訊中斷，使得災區災情資訊 48 小時後才報告到北京，極大地延誤了救災工作的進行。如果有完善暢通的災情通訊系統，使救災部門能夠在第一時間內獲取災情資訊，並及時開展應急救援工作，將會大大減少災區的損失。這一局面在衛星通訊技術廣泛應用後得到徹底改觀。衛星通訊提供了地面網路所不具備的備份性、廣泛覆蓋性和靈活性；不受距離和地形的限制，不需要佈設通訊機站，不依賴地面通訊條件等。在沒有光纖、沒有無線通訊條件下；或發生突發事件，地面通訊網路遭受破壞時，衛星通訊仍可以輕鬆實現話音、影片和資料通訊服務。它可確保在任何情況下及時、快速、可靠、穩定地提供寬頻多媒體通訊服務，是真正能夠做到廣域無縫隙覆蓋的通訊方式。在地面通訊網路遭受破壞後，地面應急通訊系統會自動地轉接到衛星網路上，保證通訊的暢通。
目前，我國氣象、水利、地震等災害監測部門普遍使用了固定站衛星通訊的方式傳送各種監測站（水文、氣象、地震等）的資料，保證了在邊遠地區和災區的資料及時上報；而移動衛星通訊則更多的應用於應急救援中。例如，國家減災委將移動衛星通訊終端列入應急工作組的標準裝置配置，在近年來歷次應對重大自然災害中，應急工作組奔赴災區時都攜帶衛星電話，保證了與應急指揮部的資訊暢通。2006 年初，新疆阿勒泰地區遭遇大雪和寒流襲擊，造成上萬平方千米的牧區受災嚴重，新疆聯通阿勒泰分公司利用衛星通訊技術，成立應急通訊小組，出動應急通訊車輛，確保所有受災牧區通訊暢通，為雪災救災提供了良好的通訊保障。2013 年 4 月 20 日四川雅安地震，重災區寶興縣交通通訊全部中斷成為“孤島”，在用直升機機降方式進入災區的方案因氣象條件惡劣而無法實施的情況下，空投了兩部衛星電話，終於在當晚 19：10 與寶興縣建立了通訊聯絡，使救災指揮部及時瞭解了災情並制定了相應的救援方案，保證了救援工作的快速開展。2008 年 5 月 12 日四川汶川 8.0 級地震發生，當時災區通訊設施（包括基站、光纜等）和交通設施被大面積摧毀，通訊中斷，情況十分緊急，為此救災部門大規模使用衛星通訊技術應對危機，幾千臺衛星通訊終端（各種移動衛星通訊車輛、VAST 終端站、衛星手機等）源源不斷地進入災區，迅速構建起了災區衛星通訊網路，成為了重災區唯一的應急通訊手段，地震發生的當天應急衛星通訊車即已到達重災區都江堰開始提供應急通訊服務；第 2 天，透過救災人員艱難跋涉送來的衛星電話，從震中映秀鎮打出了地震後的第一個電話，向指揮中心的領導彙報了當地災情；透過緊急安裝的衛星寬頻影片系統，將映秀鎮現場災情的影片、語音實時傳出，成為映秀鎮唯一的實時影片傳送平臺，為映秀地區前沿指揮中心和後方指揮中心提供了穩定的全方位通訊保障。同時，在地震災區，衛星行動通訊不僅用於最基本的語音通訊， 傳輸現場圖片和影片資料， 還被用於一些特殊的應用。例如：開通了以衛星通訊為基礎的遠端醫療系統，使在後方的醫療專家可以參加災區的`醫療救治工作；後方透過遠端影片系統對災區現場的救援工作組進行應急指揮；在災民轉移安置點建立帳篷學校，利用衛星遠端教育開辦“空中課堂”，使災區學生迅速恢復上課；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的第一批無人機遙感影像後，首次採用了無人機與行動式衛星通訊終端結合的技術路線，將遙感影像及時傳送回在北京的應急指揮部。
三、衛星導航技術在災害管理中的應用
衛星導航系統在應急救援工作中也發揮了重要作用，特別是國產的北斗衛星導航系統的表現更是十分優異，這與北斗系統的總體設計特點有關。北斗導航系統採用的是與其他衛星導航系統被動導航定位不同的主動導航定位方式，具有一定的通訊功能。它可以不依賴其他通訊系統而獨立完成定位和通訊，指揮中心可隨時瞭解救災車輛和各救災工作組的位置，實現監控導航；還可以透過短報文進行雙向通訊，隨時瞭解災情的發展，做到心中有數，併發出指令指揮各工作組相互配合救災。與其他衛星通訊裝置比較，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，在巨災發生時，位於重災區的車載北斗終端更容易保全下來，有利於實時報災。上述優點使得北斗系統很快就應用於災害管理領域。最初，北斗系統是用於偏遠地區固定的水文站點傳送水文資訊以實現測報，因其具有體積小、功耗低、雨衰弱等優點而迅速推廣，目前有超過 3000 套北斗終端在使用。
四、衛星遙感技術在災害管理中的應用
與衛星通訊和衛星導航相比，衛星遙感技術在防災減災領域應用的更早也更成熟。早在 1960 年第一顆試驗氣象衛星發射成功後，人們就在不斷研究使用氣象衛星遙感資料監視災害性天氣系統的發生和發展，提高天氣預報的準確性，並逐漸走向實用。20 世紀 70 年代陸地衛星和海洋衛星發射成功以後，也很快被應用到災害監測工作中。人們發現衛星遙感技術在災害監測、評估中具有其獨特優勢：其觀測範圍廣（可實現對整個災區的全覆蓋），重複觀測頻率高（有利於對迅速變化的致災因子和災情進行連續監測），資訊獲取快速客觀準確，最重要的是，可全天候全天時穩定工作，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直接獲取實時的資訊，能發揮無可比擬的重要作用，其在減災防災領域的應用也一向被認為是衛星遙感最成功的應用領域之一。
隨著衛星技術的發展，國際上遙感衛星的數量不斷增加，其質量和解析度也在不斷提高。與此同時，我國也發展了一系列的遙感衛星，包括氣象、海洋、資源、環境、高分等系列衛星，在災害應對時可獲取的資料十分豐富，獲取的時間週期也大大縮短；我國也建立了衛星減災地面應用系統，可以對接收到的衛星資料進行實時的快速處理，並在災害資料庫的支援下進行分析，形成為救災決策服務的資料產品，並透過分發系統迅速提供給救災指揮部門、應急救援人員和公眾，保證其瞭解災情的最新變化和救災工作的進展。