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火狐电竞:测绘地理信息技术提升防灾减灾能⼒——防汛减灾中的卫星应⽤

发布日期:2022-08-14 14:35:25 来源:火狐电竞app 作者:火狐平台地址

  每年夏季都是我国一年中自然灾害多发的季节,今年7、8月,南方持续降雨,四川、安徽等多省内江河告急,陆续出现超警戒水位洪水;强降雨还带来泥石流等地质灾害。哪里有险情,哪里就有测绘应急保障队伍的身影,本期《中国测绘》杂志策划专题,关注测绘地理信息技术在应急救灾方面的应用。

  今年入汛以来,我国多地因强降雨引发内涝、洪水等自然灾害。在精准、科学防汛减灾工作中,卫星遥感是其中不可或缺的力量。8月19日,在全球地理信息开发者大会(WGDC)2020峰会上,应急管理部国家减灾中心卫星遥感部李素菊研究员作了题为“防汛减灾中的卫星应用”报告,对我国卫星减灾基本情况以及在防汛减灾中所做的工作进行了介绍。

  我来自应急管理部国家减灾中心(以下简称“减灾中心”,编者注)。应急管理部是2018年新组建的部门,整合了11个部门的13项职能。减灾中心的任务是为应急管理部提供技术支持、专家支持和信息支持。

  不论在国际上还是在中国,卫星遥感一直是防灾、减灾的重要手段之一。自然灾害是全球每个国家都会面临的一项挑战。今天的大会是面向全球、面向世界,在这里与大家共同探讨卫星减灾这个主题也贴合实际。

  相信大家还会记得2008年的汶川地震、2010年的日本大地震、今年的澳大利亚火灾……在世界各地发生的各类重大自然灾害至今历历在目,卫星遥感技术的发展也见证了这些灾害的发生历程。

  减灾中心自成立以来,卫星减灾工作经历了从原来以灾后评估为主,到现在初步形成了覆盖灾害全过程的监测能力。自然灾害从孕育到发生的过程,难以从表面被直接感知。比如,目前一些区域正在发生的洪水灾害,可能由于该地区连续降雨,降雨量持续增加导致水系水位上升,当水位超出一定的程度后,引起洪水泛滥,导致农田、城镇等承灾体损毁,对社会产生危害,灾后还需再进入逐渐恢复过程。利用遥感技术,可以在灾害未发生但是存在风险或者隐患时,支持开展对致灾因子、承灾体、减灾能力等要素调查,定期开展多灾种风险监测,持续关注风险趋势变化,如果产生灾害,则进入应急状态,进行应急监测。最后,整个灾害平稳、结束后,进行恢复重建监测,这是我们开展卫星灾害监测工作的全过程。

  在应急管理部组建之前,我们的工作主要围绕着灾害发生之后的应急工作以及损失评估开展。比如一次洪涝灾害发生后,我们要评估房屋倒塌的数量和程度、受灾的人数和程度,以此作为灾害救助的依据之一。

  现在,应急管理领域的新的防灾减灾理念强调“以防为主”,所以我们的工作转移到“前端”,我们将更多精力集中在风险要素调查和风险监测上,在应急期间,要求我们具有更加高效的监测能力。在“救灾为主”转变为“防灾为主”的情况下,卫星遥感监测要求的时效和频次与之前相比增加数倍。

  近期,我国南方发生大范围洪涝灾害。根据8月13日国务院新闻办的防汛救灾工作情况发布会通报,今年南方洪涝的特点一是江淮流域梅雨超历史,二是长江淮河太湖水位超保证,三是蓄洪圩垸运用多,四是灾害损失重人员伤亡少。在防汛救灾工作方面,做到了四个坚持,一是生命至上,强化提前避险;二是坚持科学防控,强化会商研判和指挥调度;三是坚持快速响应,强化精准指导和应急保障;四是坚持统筹协调,强化部门联动和综合优势。以上是防汛救灾工作基本的前提与背景。

  下面我以近期发生在长江中下游流域以及四川省的洪涝灾害为例。从6月底到8月初,我们对长江中下游流域的洪涝灾害进行了全过程、动态的监测。2020年5月底以来,我们对一些典型的水体:长江中下游流域、鄱阳湖、洞庭湖、太湖、巢湖等水面范围的变化进行定期监测,每次监测时间为一周或一旬。其次是应急期间的动态监测,对洪涝范围变化、受影响居民地、重要设施等因素进行监测。之所以对居民地进行重点监测,是因为该要素与人口分布直接相关,与人的生命安全和人员转移、人口救助工作密切相关。退水期,则利用卫星对退水和恢复的情况进行监测。

  下面结合具体案例来说明一下,图1图2是长江中下游区域典型的水体范围监测以及太湖、洞庭湖、鄱阳湖等水体的各类遥感影像。基于影像数据的产品,对所监测水体的范围完成初步的定性判断,包括范围大小、发展趋势等,从今年5月底开始,这项工作一直在持续进行。今年8月初,我们对洞庭湖也一直在进行持续监测,所使用的数据以高分卫星等国产卫星数据为主。

  救灾工作具有属地为主的特点,所以洪涝灾害监测一般是以省级行政区域划分进行监测。比如江西省的洪涝情况,当洪涝灾害发生后,每天都需要对当地进行监测,当天观测,当天成像,当天提供产品服务。又如一些水体范围每天变化情况的图片,可以作为救灾力量部署的参考。针对重大洪涝灾害,需统筹协调全国应急救援力量开展救灾工作,针对江西、安徽两省的洪涝灾害,消防局调动了其他省的救援力量集中开展救灾工作。救灾期间,需要根据最新的灾情态势,对第二天的救援工作进行部署,因而需要及时了解受灾最严重的区域位置与情况。同时,结合卫星遥感大范围监测影像和地面信息,确定高风险圩堤的空间位置,进而利用无人机对高风险的圩堤进行巡查,通过天-空-地-人相配合的方式查找隐患点,及时排险。

  在7月中旬,如图3图4中的这些区域发生多处溃堤,就需要用高分辨率卫星影像对溃堤的位置、大小以及影响范围进行动态监测,所以我们每天通过各类卫星对这些重要区域进行监测。

  第二个灾情比较严重的省是安徽省,图5—图7是8月3日安徽省的高分六号卫星监测影像。可以看出:安徽省洪涝重灾区分为两个区域,一是在长江流域巢湖附近,二是在淮河流域王家坝附近,这两个区域也是我们的重点监测区域。

  7月20日,王家坝开闸泄洪,之后我们基本每两到三天完成一次对该地水文变化的监测,最多一天完成三次监测。下图是7月20日以后,由高分六号卫星监测获得的数据,展示的是巢湖附近的情况。在7月25日,洪涝情况就已到达高峰,目前已经在逐渐退水。灾后,我们还对受灾情况进行统计。地面灾情情况上报的同时,还需要通过卫星进行大范围的核查。我们还通过使用卫星遥感对6个受灾县进行灾情核查评估监测。

  图8图9的影像表示的是四川省乐山市正在发生的洪涝灾害情况,我们正在利用高分三号卫星进行监测,图中可以看到一些村庄被洪水包围,成为“孤岛”,这些村庄需要进行持续监测,这也是目前救援的重点。

  自然灾害,特别是洪涝灾害在全球范围内分布,并且每年的灾害发生次数占全球重大自然灾害发生数量的40%以上,需要高度重视。现在,国产遥感卫星在数量和质量上不断提升,在满足自身需求的同时,我们每年还帮助世界其他国家对重大灾害进行监测,如伊朗洪涝、老挝溃坝、莫桑比克台风等灾害监测,监测产品通过双边和多边的方式提供服务。

  对于未来的展望,我想用三个在防汛救灾期间卫星监测面对的问题及需求来进行展望。

  第一,提升超前预测的能力。比如进一步研究典型水体水面面积的变化与相应水系洪涝发生概率、风险的关系,如果两者的相关性能够定量体现,可能有利于洪涝灾害的早期预测预警。

  第二,提升实时监测的能力。汛期灾情变化非常快,每天一到两次的监测还远远不能满足应急救援的需要,应急期间需要第一时间应急,并针对灾区特别是重灾区开展实时监测,支持应急救援工作的开展,这一方面还有很大的提升空间。

  第三,提升精细监测的能力。比如,洪涝灾害期间的巡堤,水面很高,但是洪水的水位到底多高,每天变化多少,岸边浪高多高。目前以地面点状站点监测为主,需要大范围精确遥感监测。同时堤坝的形变、圩堤隐患区位置及高风险房屋和基础设施分布等如何通过遥感技术识别发现,相关工作还需进一步开展。

  这三方面是我们未来努力的方向,也是卫星技术助力应急管理科学化、专业化、智能化和精细化的重要内容之一。

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