利用遙感和地理信息技術(shù)開展汶川地震災(zāi)害監(jiān)測與地震事故評估

利用遙感和地理信息技術(shù)開展汶川地震災(zāi)害監(jiān)測與地震事故評估

2008年5月28日上午12點30分，中國四川四川汶川發(fā)生了m8.0級地震（震源位于31.0n和103.4e，震源深度約14km，地震主要能量在1分多鐘內(nèi)釋放）。這是新中國成立以來最大的一次特別大地震，影響最大，救援救援困難。地震發(fā)生后,中共中央、國務(wù)院、中央軍委以及各相關(guān)部門和地方政府立刻部署,果斷有力、緊張有序、持續(xù)有效地全面開展抗震救災(zāi)工作,迅速解救被困群眾,全力救治傷病人員、安置受災(zāi)群眾和開展衛(wèi)生防疫,積極搶修損毀道路、供電設(shè)施和供水設(shè)施等基礎(chǔ)設(shè)施,努力降低滑坡、堰塞湖等次生災(zāi)害威脅,精心組織災(zāi)后重建工作。1緊急啟動科技救災(zāi)行動,遙感與地理信息技Z術(shù)成為首選手段遵照5月12日晚中共中央政治局會議和國務(wù)院抗震救災(zāi)會議精神,中國科學院黨組連夜緊急部署,以“創(chuàng)新為民科技救災(zāi)”為指導思想,迅速成立“中國科學院抗震救災(zāi)領(lǐng)導小組”,統(tǒng)一領(lǐng)導、組織全院有關(guān)科技力量積極投身抗震救災(zāi),充分發(fā)揮自身科技優(yōu)勢,在災(zāi)情監(jiān)測、應(yīng)急通信、次生災(zāi)害防治、飲用水安全保障、心理咨詢等方面向中央、部門、災(zāi)區(qū)政府和受災(zāi)群眾提供決策依據(jù)和應(yīng)急服務(wù)。考慮到因地震導致重災(zāi)區(qū)通訊系統(tǒng)全面癱瘓、道路交通嚴重受損受阻,國務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮部和各部門、各地方抗震救災(zāi)指揮部都難以及時獲得災(zāi)區(qū)災(zāi)情信息,中國科學院迅速決定,利用遙感與地理信息技術(shù)開展災(zāi)區(qū)災(zāi)害監(jiān)測與災(zāi)情評估,并將此作為服務(wù)國家抗震救災(zāi)的首要任務(wù)。在應(yīng)急救災(zāi)任務(wù)基本完成后,在繼續(xù)做好次生災(zāi)害防治、應(yīng)急通信、飲用水保障等工作的同時,中國科學院及時組織遙感、地理、地質(zhì)、災(zāi)害、生態(tài)、環(huán)境、區(qū)域規(guī)劃等領(lǐng)域的科技力量,開展災(zāi)區(qū)資源環(huán)境承載力評價與災(zāi)后恢復重建規(guī)劃研究,并以此作為服務(wù)國家災(zāi)后恢復重建的首要任務(wù)。2迅速組織院所兩級空間信息技術(shù)隊伍,及時為抗震救災(zāi)與災(zāi)后重建提供信息服務(wù)2.1領(lǐng)導高度重視,成立院級應(yīng)急指揮領(lǐng)導機構(gòu),有效組織跨所團隊開展災(zāi)情遙感監(jiān)測和災(zāi)后恢復重建規(guī)劃研究中國科學院領(lǐng)導高度重視汶川地震災(zāi)情的遙感監(jiān)測工作,在路甬祥院長于5月12日震后迅速做出的指示和進行的部署中,在常務(wù)副院長、黨組副書記白春禮于5月13日上午視頻會議上的講話中,在中國科學院于5月13日上午向全院發(fā)出的緊急通知中,都將地震災(zāi)情遙感監(jiān)測列為中國科學院向中央和災(zāi)區(qū)政府提供服務(wù)與咨詢的首要任務(wù)。根據(jù)院抗震救災(zāi)領(lǐng)導小組的指示和部署,來自中國科學院的對地觀測與數(shù)字地球科學中心、遙感應(yīng)用研究所、地理科學與資源研究所、電子學研究所、成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所、地質(zhì)與地球物理研究所和生態(tài)環(huán)境研究中心等7個單位多學科領(lǐng)域的專家于5月13日快速組成了“中國科學院汶川地震災(zāi)害遙感監(jiān)測與災(zāi)情評估工作組”,積極獲取和處理災(zāi)區(qū)衛(wèi)星和航空遙感數(shù)據(jù),聯(lián)合開展解譯和災(zāi)情評估工作;5月16日,為進一步加強遙感監(jiān)測工作的組織領(lǐng)導和統(tǒng)籌協(xié)調(diào),“中國科學院抗震救災(zāi)遙感應(yīng)急指揮部”成立?？?cè)藬?shù)達280余人的汶川地震災(zāi)害遙感監(jiān)測與災(zāi)情評估工作組,在5月14日~6月7日期間,共上報遙感災(zāi)情專報114期,報告內(nèi)容包括房屋、道路、重大工程、文化與民俗、農(nóng)林生態(tài)等方面的受損情況,滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖等次生地質(zhì)災(zāi)害情況,以及災(zāi)民求救信號、救災(zāi)部隊失事直升機可能墜落地點等。這些專報,得到了國務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮部和其它相關(guān)部門的采用和肯定,為指揮決策做出了重要的貢獻?！皣毅氪ǖ卣馂?zāi)后重建規(guī)劃組”第一次工作會議于5月28日召開后,中國科學院作為該規(guī)劃組成員,于5月29日迅速成立了“中國科學院汶川地震災(zāi)后重建規(guī)劃領(lǐng)導小組”和“中國科學院汶川地震災(zāi)后重建規(guī)劃編制專家組”,組織中國科學院的地理科學與資源研究所、成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所、遙感應(yīng)用研究所、生態(tài)環(huán)境研究中心、地質(zhì)與地球物理研究所、對地觀測與數(shù)字地球科學中心和成都生物研究所等7個單位的科技隊伍,聯(lián)合國土資源部、環(huán)境保護部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、中國地震局、中國氣象局等5個部門的相關(guān)力量,開展地震災(zāi)區(qū)“資源環(huán)境承載能力評價”專項評估工作,為國家汶川地震災(zāi)后恢復重建規(guī)劃提供了基本依據(jù)。2.2相關(guān)研究所緊急組建所級抗震救災(zāi)領(lǐng)導機構(gòu)和實施團隊,以多種形式為抗震救災(zāi)服務(wù)在研究所層面,各相關(guān)研究所在震后均快速成立了抗震救災(zāi)領(lǐng)導機構(gòu),統(tǒng)一領(lǐng)導、協(xié)調(diào)抗震救災(zāi)科技工作,為專家有序工作提供了堅強的組織保障和周到的后勤服務(wù);快速成立研究所抗震救災(zāi)實施團隊,集成各相關(guān)專業(yè)力量,分工明確、緊張有序地開展工作。中國科學院遙感應(yīng)用研究所于5月12日下午緊急啟動應(yīng)急工作機制,開始處理災(zāi)區(qū)背景數(shù)據(jù)和訂購災(zāi)區(qū)災(zāi)后衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),于13日上午正式成立“抗震救災(zāi)領(lǐng)導小組”和“抗震救災(zāi)技術(shù)小組”,組織遙感數(shù)據(jù)獲取、光學與微波遙感數(shù)據(jù)處理、地理空間信息處理、地震與次生地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與災(zāi)情評估、農(nóng)業(yè)與生態(tài)遙感監(jiān)測等方面的近110位專家,全面、系統(tǒng)地開展遙感影像獲取、處理,爭分奪秒、夜以繼日地分析災(zāi)情,及時為災(zāi)區(qū)提供遙感信息和決策支持信息,以多種方式為國家抗震救災(zāi)服務(wù)。中國科學院遙感應(yīng)用研究所會同中國科學院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所、電子科技大學、西南交通大學、北京安翔動力科技有限公司、成都軍區(qū)某陸航團、成都軍區(qū)測繪信息中心等單位聯(lián)合組成“超低空航空遙感工作組”(5月22日前稱為“無人機小分隊”),在前方獲取、處理重災(zāi)區(qū)航空遙感影像并開展地震與次生災(zāi)害災(zāi)情分析,直接服務(wù)于成都軍區(qū)抗震救災(zāi)聯(lián)合指揮部、四川省抗震救災(zāi)指揮部、水利部抗震救災(zāi)指揮部前線領(lǐng)導小組;該所會同交通運輸部交通科學研究院和公路司共同成立“汶川災(zāi)區(qū)交通遙感聯(lián)合工作組”,開展災(zāi)區(qū)道路情況遙感調(diào)查工作,直接為交通部的道路搶修與交通指揮服務(wù);該所作為中國科學院在遙感應(yīng)用方面的核心和主要力量,積極參與了“中國科學院汶川地震災(zāi)害遙感監(jiān)測與災(zāi)情評估工作組”的工作,作為國家遙感中心的重要組成部分——國家遙感中心研究發(fā)展部,積極承擔了國家科技部下達的災(zāi)情監(jiān)測與分析任務(wù),為國務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮部和國家發(fā)改委、交通部、水利部、國土資源部、國家地震局等部門提供了抗震救災(zāi)信息和決策依據(jù)。抗震救災(zāi)期間,遙感應(yīng)用研究所利用多源多時相高分辨率雷達衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、光學衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、航空遙感數(shù)據(jù),共完成災(zāi)情監(jiān)測報告60份。該所會同地理科學與資源研究所報送了災(zāi)后第一份北川縣唐家山堰塞湖監(jiān)測報告、第一份都江堰市房屋受損情況雷達圖像分析報告。中國科學院對地觀測與數(shù)字地球科學中心于5月12日下午即開始整理災(zāi)區(qū)存檔衛(wèi)星數(shù)據(jù)、制定衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取計劃、安排航空遙感飛行事宜,于13日上午緊急召開主任辦公會議,部署各項工作,成立了由航天遙感數(shù)據(jù)獲取組、航空遙感數(shù)據(jù)獲取組、雷達數(shù)據(jù)處理組、光學數(shù)據(jù)處理組、信息與數(shù)據(jù)服務(wù)組、信息宣傳組和后勤保障組組成的抗震救災(zāi)工作小組,組織了100余名科技人員,全面開展災(zāi)情遙感監(jiān)測與評估。該中心作為中國遙感衛(wèi)星地面站和中國科學院航空遙感中心的所在單位,充分發(fā)揮兼具衛(wèi)星和航空遙感數(shù)據(jù)獲取能力的優(yōu)勢,積極獲取、處理災(zāi)區(qū)衛(wèi)星和航空遙感影像;作為“中國科學院汶川地震災(zāi)害遙感監(jiān)測與災(zāi)情評估工作組”組長單位,聯(lián)合院內(nèi)其它相關(guān)研究所共同開展災(zāi)情評估工作,為國務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮部提供了大量災(zāi)情信息;作為國家科技部指定的國家汶川地震災(zāi)區(qū)航空遙感數(shù)據(jù)的匯總單位和國家汶川地震災(zāi)害空間信息數(shù)據(jù)分析會商會的承辦單位,在為各有關(guān)部門與地方政府提供災(zāi)區(qū)遙感數(shù)據(jù)和促進部門間數(shù)據(jù)共享方面也發(fā)揮了重要作用。中國科學院地理科學與資源研究所于5月13日上午迅速成立了“抗震救災(zāi)領(lǐng)導小組”、“抗震救災(zāi)專家組”和“抗震救災(zāi)應(yīng)急項目組”,組織遙感數(shù)據(jù)處理、地理空間信息處理、地震與次生災(zāi)害遙感分析、公共衛(wèi)生環(huán)境評價、資源環(huán)境承載力評價與區(qū)域規(guī)劃等方面的120余位專家,重點開展災(zāi)情背景數(shù)據(jù)集成、災(zāi)情分析、決策支持、資源環(huán)境承載力評價與災(zāi)后重建規(guī)劃等工作。該所主動派遣9名專家到國家減災(zāi)中心衛(wèi)星遙感部開展衛(wèi)星遙感影像解譯和災(zāi)情評估工作,為國家減災(zāi)委員會、民政部開展抗震救災(zāi)提供了強有力的技術(shù)支撐;該所聯(lián)合衛(wèi)生部衛(wèi)生統(tǒng)計信息中心、中國疾病預防控制中心信息中心,對地震核心區(qū)域受災(zāi)人口分布、衛(wèi)生資源需求與醫(yī)療設(shè)施受損評估、傳染病爆發(fā)可能性等進行了分析和評估,為衛(wèi)生部的抗震救災(zāi)提供了決策依據(jù);作為中國科學院地理信息系統(tǒng)研究的核心力量和中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心本部所在單位,積極參與了“中國科學院汶川地震災(zāi)害遙感監(jiān)測與災(zāi)情評估工作組”的工作,作為國家“863計劃”對地觀測與導航技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜医M組長所在單位和國家遙感中心地理信息系統(tǒng)部,協(xié)助國家遙感中心組織開展了災(zāi)情監(jiān)測與分析工作,為國務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮部和民政部、衛(wèi)生部等部門提供了抗震救災(zāi)信息和決策依據(jù)。中國科學院電子學研究所于5月13日上午緊急召開了抗震救災(zāi)遙測飛行工作會議,成立“抗震救災(zāi)航空遙感任務(wù)組”,先后有30余人參加了抗震救災(zāi)應(yīng)急飛行任務(wù)的各項工作,包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)回放、圖像處理、圖像判讀、地面保障等工作。利用自主研制的高分辨率全極化合成孔徑雷達,獲取了覆蓋地震重災(zāi)區(qū)的高質(zhì)量雷達遙感圖像,為抗震救災(zāi)應(yīng)急指揮決策和災(zāi)后評估、重建等工作提供了大量有價值的重要信息。中國科學院的成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所、地質(zhì)與地球物理研究所、生態(tài)環(huán)境研究中心所等3個單位,也都充分發(fā)揮各自在地震災(zāi)情遙感解譯、次生地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、生態(tài)損失評估等方面的專業(yè)優(yōu)勢,為國家抗震救災(zāi)快速提供了災(zāi)情信息和決策依據(jù)。3全力獲取航空航天遙感數(shù)據(jù),自主研發(fā)技術(shù)發(fā)揮重要作用3.1利用中國遙感衛(wèi)星地面站和國內(nèi)外援助渠道,充分獲取災(zāi)區(qū)高分辨率光學與微波衛(wèi)星遙感影像中國科學院的對地觀測與數(shù)字地球科學中心、遙感應(yīng)用研究所等單位于5月12日下午,在得知四川汶川地震發(fā)生后,立刻開始處理災(zāi)前存檔遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)和制定災(zāi)后遙感衛(wèi)星獲取計劃。中國科學院對地觀測與數(shù)字地球科學中心于5月12~14日,獲取、處理了大量災(zāi)前遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù),為災(zāi)情監(jiān)測與評估提供背景和對比資料,主要數(shù)據(jù)源包括IRS-P6、Landsat-5、SPOT5、SPOT4、SPOT2、QuickBird、IKONOS、RADARSAT-1等8種衛(wèi)星數(shù)據(jù),共計96景;14日之后,獲取、處理了大量災(zāi)后遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù),主要包括Landsat-5、SPOT5、SPOT4、SPOT2、RADARSAT-1、RADARSAT-2、TerraSAR-X、EROS-B、QuickBird、ALOS等10顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù),共計56景。中國科學院遙感應(yīng)用研究所從5月12日開始,通過北京視寶衛(wèi)星圖像有限公司獲得了重災(zāi)區(qū)災(zāi)前SPOT-52.5m全覆蓋數(shù)據(jù)和災(zāi)后數(shù)據(jù)多批;通過國家遙感中心協(xié)助獲得災(zāi)區(qū)國產(chǎn)衛(wèi)星(中巴資源衛(wèi)星系列、北京一號、資源二號、遙感一號等)遙感影像多批,通過其控股公司——北京國遙萬維信息技術(shù)有限公司獲得由臺灣無償提供的“福衛(wèi)二號”高分辨率光學遙感影像12批(災(zāi)后11批),其中“福衛(wèi)二號”于5月14日上午獲取的北川地區(qū)遙感影像是國內(nèi)外最早獲得的災(zāi)區(qū)有效光學遙感影像,遙感所據(jù)此最早發(fā)現(xiàn)了北川縣城周邊地區(qū)的滑坡分布情況和唐家山堰塞湖等堰塞湖的存在,經(jīng)中國科學院辦公廳緊急請示國務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮部辦公室,該所于14日深夜將有關(guān)監(jiān)測報告直接報送水利部、國土資源部等部門。中國科學院對地觀測與數(shù)字地球科學中心、遙感應(yīng)用研究所、成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所、地質(zhì)與地球物理研究所等,還通過國際援助渠道獲得一批國外衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),如美國的ASTER(84景)、TM(8景)、ETM(6景)、IKONOS(6景)、WorldView-1(29景)以及若干甚高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù),以色列的EROSB(7景),日本的ALOS(83景),德國的TerraSAR-X(9景),意大利的COSMO-SkyMed(9景)。其中遙感應(yīng)用研究所在國家遙感中心協(xié)助下,通過北京同天視地空間技術(shù)有限公司獲得的都江堰地區(qū)5月13日1m分辨率的COSMO-SkyMedSAR影像,是國內(nèi)外最早獲得的災(zāi)區(qū)有效高分辨率SAR影像,遙感所據(jù)此最早對都江堰地區(qū)建筑物受損情況進行了評估,于14日通過國家科技部將有關(guān)分析報告報送國務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮部。3.2全面利用高、低空遙感平臺,快速獲取災(zāi)區(qū)高分辨率光學與微波航空遙感影像經(jīng)國務(wù)院5月13日批準,中國科學院的兩架“獎狀S/Ⅱ”型(CessnaS550CitationS/II)高空遙感飛機(分別裝載LeicaADS40航空數(shù)字影像攝影儀、X波段機載高分辨率全極化SAR),于5月14日7∶00和7∶30先后從北京良鄉(xiāng)機場飛往重慶江北機場,對四川地震災(zāi)區(qū)進行遙感監(jiān)測。中國科學院雷達遙感飛機于5月14日下午1點開始在四川地震災(zāi)區(qū)飛行作業(yè),直至6月8日。14日下午和夜晚,中國科學院電子學研究所專家和海軍航空兵某部飛行員組成的飛行任務(wù)組在非常惡劣的天氣條件下,完成2個架次共8個小時的雷達航空遙感作業(yè);駐扎重慶的現(xiàn)場作業(yè)組迅速進行數(shù)據(jù)回放和初級處理,于當夜將部分快視和糾正數(shù)據(jù)送達北京;對地觀測與數(shù)字地球科學中心的科研人員連夜對雷達遙感數(shù)據(jù)作進一步處理,并開展災(zāi)情分析,于15日上午制出茂縣地區(qū)高分辨率全極化SAR圖像,于下午送交國務(wù)院。5月14日~6月8日,雷達遙感飛機共飛行作業(yè)18d,25架次,航時約120h,航程約5.25萬km,覆蓋重災(zāi)區(qū)約4萬km2(含重復覆蓋面積則為10.5萬km2),獲取原始數(shù)據(jù)量18.5TB,得圖像結(jié)果1185GB。其中6月2~8日,為搜尋救援部隊失事直升機,雷達遙感飛機對重點疑似區(qū)進行遙感監(jiān)測,飛行4個架次,累計覆蓋2080km2。院汶川地震災(zāi)害遙感監(jiān)測與災(zāi)情評估工作組/對地觀測中心雷達數(shù)據(jù)處理組基于SAR圖像和背景數(shù)據(jù)進行分析,向成都軍區(qū)抗震救災(zāi)聯(lián)合指揮部提出了6個墜機疑似點。6月20日,該指揮部給中國科學院發(fā)來感謝信,信中說“在搜尋行動的關(guān)鍵階段,你們積極響應(yīng)黨中央和胡主席的號召,主動請纓,積極參戰(zhàn),充分發(fā)揮科技優(yōu)勢,在提供直升機失事疑似點方面給予了無償?shù)拇罅χС?對于準確判斷失事地域起了重要作用?！敝袊茖W院光學遙感飛機于5月15日開始在四川地震災(zāi)區(qū)飛行作業(yè),直至5月28日。5月15日,中國科學院對地觀測中心專家和海軍航空兵某部飛行員組成的飛行任務(wù)組獲取一批重災(zāi)區(qū)數(shù)字遙感影像(空間分辨率為0.5~0.8m),對地觀測中心專家于16日完成汶川縣至茂縣沿岷江河道的完整的航空遙感鑲嵌圖像,并重點對危及安全與阻礙救災(zāi)搶險的滑坡與泥石流等次生災(zāi)害進行了分析,鑲嵌圖像與分析結(jié)果于16日下午分送國務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮部辦公室及9個工作小組。至5月28日,光學遙感飛機共飛行作業(yè)9d,16架次,總航時約74h,覆蓋重災(zāi)區(qū)14個縣2.37萬km2(含重復覆蓋面積則為3.67萬km2),獲取數(shù)據(jù)總量約5.3T。中國科學院遙感應(yīng)用研究所、中國科學院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所聯(lián)合電子科技大學、西南交通大學和北京安翔動力科技有限公司等單位組成的超低空航空遙感工作組,從5月15日開始,先后利用無人機和直升機對重災(zāi)區(qū)主要城鎮(zhèn)的受損情況和主要河道的堰塞湖等次生災(zāi)害情況進行超低空遙感監(jiān)測。15日,超低空航空遙感工作組在成都軍區(qū)和四川省地震局的指揮下,利用無人機對綿竹市漢旺鎮(zhèn)進行遙感飛行,獲取0.2m分辨率光學數(shù)字影像496幅,當晚在成都進行預處理、鑲嵌、解譯、標注等工作,完成漢旺鎮(zhèn)航空遙感圖并將圖件報送到四川省抗震救災(zāi)指揮部,次日早晨,指揮部將漢旺鎮(zhèn)航空遙感圖送到了救災(zāi)前線。至21日,該工作組利用無人機先后獲取了覆蓋綿竹市漢旺鎮(zhèn)、什邡市洛水鎮(zhèn)等嚴重受災(zāi)城鎮(zhèn)和安縣茶坪河流域的遙感圖像。22~26日,航空遙感工作組按照四川省抗震救災(zāi)指揮部和水利部抗震救災(zāi)指揮部(前方領(lǐng)導小組)的要求,在成都軍區(qū)陸航團和濟南軍區(qū)陸航團的支持下,以米-17型軍用直升機為飛行平臺、以自主研制的多模態(tài)大面陣數(shù)字航空相機為傳感器,對北川、青川、平武、綿竹、岷江、什邡、都江堰、汶川等地的重要堰塞湖進行了遙感監(jiān)測,直接服務(wù)于成都軍區(qū)、四川省和水利部抗震救災(zāi)前線指揮部。15~26日,航空遙感工作組共獲取災(zāi)區(qū)63個航帶5000多幅遙感圖像(分辨率為0.1~0.35m),制作區(qū)域遙感專題圖像20幅,及時為抗震救災(zāi)一線指揮機構(gòu)提供了信息服務(wù)和決策依據(jù)。3.3自主研制的遙感儀器和圖像處理軟件在航空遙感數(shù)據(jù)獲取和處理方面發(fā)揮了重要作用中國科學院電子學研究所自主研制的X波段機載高分辨率全極化合成孔徑雷達成功應(yīng)用于本次地震災(zāi)害遙感應(yīng)急監(jiān)測中,其具有的高空間分辨率和全天時、全天候連續(xù)運行能力,經(jīng)受了嚴格的應(yīng)用檢驗,證明我國國產(chǎn)SAR傳感器已具備實用水平。X波段機載高分辨率全極化合成孔徑雷達裝載于中國科學院雷達遙感飛機上,從5月14日至6月8日共運行120h,為應(yīng)急指揮決策提供了及時準確的信息,特別是在云、雨、夜等極端條件下無法獲得有效光學遙感影像時,該傳感器獲取的SAR遙感數(shù)據(jù)更為珍貴。這次地震災(zāi)害遙感應(yīng)急監(jiān)測實踐證明,高分辨率全極化SAR圖像對于滑坡、泥石流、堰塞湖、道路和村寨被埋情況、橋梁和房屋受損情況等的判讀非常有效。中國科學院遙感應(yīng)用研究所自主研制的多模態(tài)數(shù)字航空相機(Multi-modeAerialDigitalCamera,MADC)于22~26日裝載于米-17型軍用直升機上,對北川、青川、平武、綿竹、岷江、什邡、都江堰、汶川等地進行了遙感拍攝,共運行37h,性能穩(wěn)定,獲取的影像清晰、鮮亮,直觀反映了地面災(zāi)情。MADC系統(tǒng)由3臺4K×4K的大面陣CCD數(shù)字相機組成。這3臺相機可按不同位置和姿態(tài)進行組合,形成寬視場、多光譜和立體成像3種工作模態(tài),特別適合溝壑地區(qū)的寬視域觀測。該系統(tǒng)可與空間定位定向系統(tǒng)(POS)連接,利用特制的快門觸發(fā)和控制系統(tǒng)實現(xiàn)多臺相機按設(shè)定的時間間隔同步曝光,并且與同時記錄的POS數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)對應(yīng),獲取拍攝瞬間航空平臺的位置、姿態(tài)、速度、時刻等信息,可以在無/少地面控制點的條件下,對航空遙感影像進行較高精度的幾何校正,從而降低對地面控制的依賴。MADC系統(tǒng)的成功研制,對于推動我國航空遙感技術(shù)的發(fā)展、降低對國外同類產(chǎn)品的嚴重依賴、滿足國內(nèi)對高分辨率航空遙感影像的迫切需求具有十分重要的意義。MADC系統(tǒng)在執(zhí)行本次地震災(zāi)情遙感監(jiān)測任務(wù)中成功運行,經(jīng)受了檢驗,為抗震救災(zāi)特別是應(yīng)對堰塞湖等次生災(zāi)害提供了高質(zhì)量的災(zāi)區(qū)遙感影像。中國科學院遙感應(yīng)用研究所自主研制的遙感圖像處理軟件——IRSA-6,成功應(yīng)用于地震災(zāi)區(qū)多云霧遙感圖像的處理中。該軟件采用基于無抽樣小波變換的薄云自動檢測及去除方法處理地震災(zāi)區(qū)包含薄云/霧靄的遙感影像。首先利用無抽樣小波變換對圖像進行多層分解,然后在分解的低頻圖像上對圖像中的薄云區(qū)域進行自動提取和厚度識別,根據(jù)不同的云區(qū)厚度在低頻圖像和高頻圖像上進行不同強度的處理,最后通過反變換得到一幅去除了薄云的清晰影像。在算法設(shè)計中,針對大圖像數(shù)據(jù)量設(shè)計了采樣處理流程,采用自動檢測與人機交互方式處理覆蓋云區(qū),融合處理邊界區(qū)域,平滑過渡效果較好,算法具有計算復雜度低、自動化程度高的優(yōu)點。4綜合應(yīng)用地理信息系統(tǒng)、背景數(shù)據(jù)庫、專業(yè)知識和專業(yè)模型,為抗震救災(zāi)和災(zāi)后重建提供信息服務(wù)與科學決策依據(jù)4.1利用自主研制的GIS軟件平臺,支撐構(gòu)建三維地理空間信息管理與輔助分析系統(tǒng),快速提供抗震救災(zāi)決策信息服務(wù)中國科學院遙感應(yīng)用研究所和其創(chuàng)建的北京國遙新天地信息技術(shù)有限公司會同四川省基礎(chǔ)地理信息中心于5·12地震前不久為四川省測繪局開發(fā)完成的“遨游天府——四川省三維地理空間信息管理系統(tǒng)”,在5·12地震發(fā)生后,進駐四川省抗震救災(zāi)應(yīng)急指揮中心提供不間斷值班服務(wù),為空投、空中救援等快速提供坐標定位點1500多個,提供查詢服務(wù)6000余次,為抗震救災(zāi)應(yīng)急指揮決策提供了重要信息,確保了空中和地面救援行動及時準確的開展,如該系統(tǒng)根據(jù)地名和相對位置為部隊直升機營救被困于汶川縣七盤溝村的14名臺胞游客的行動提供了準確的地理坐標和三維地形地勢圖;抗震救災(zāi)期間,此系統(tǒng)還在四川省衛(wèi)生廳等單位應(yīng)用。該系統(tǒng)基于北京國遙新天地信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)的三維空間信息平臺EV-Globe基礎(chǔ)上研發(fā),系統(tǒng)集成了包括矢量圖層、遙感圖像、相關(guān)專題數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、旅游景點信息等不同種類數(shù)據(jù)在內(nèi)的豐富數(shù)據(jù)內(nèi)容,具有在“數(shù)字地球”球面上對所有信息進行真三維快速顯示和瀏覽查詢的功能以及GIS空間分析功能。此外,中國科學院遙感應(yīng)用研究所基于完全自主創(chuàng)新軟件GeoBeans,在災(zāi)后迅速研制出包含災(zāi)區(qū)6萬km2范圍內(nèi)災(zāi)前基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和災(zāi)后最新高分辨率遙感數(shù)據(jù)的“四川災(zāi)區(qū)三維地理信息系統(tǒng)”,捐贈給四川廣播電視集團、總參作戰(zhàn)部、武警森林部隊司令部、武警邊防部隊司令部、國家地震局、交通部、國家減災(zāi)中心等單位使用,發(fā)揮了重要作用。中國科學院創(chuàng)建的北京超圖軟件股份有限公司,在5·12日汶川地震發(fā)生之后,利用SuperMapGIS技術(shù),為總參快速研制了“抗震救災(zāi)輔助分析信息系統(tǒng)”,提供給有關(guān)部隊使用,為部隊開展救援行動提供了基礎(chǔ)信息和輔助分析工具。該系統(tǒng)是一個以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),集地震專題顯示、救災(zāi)信息管理、救援信息管理、救援路線分析等功能于一體的信息系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)。超圖公司還與國家基礎(chǔ)地理信息中心合作,研發(fā)了“汶川地震—震區(qū)地理信息服務(wù)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)基于SuperMapGIS平臺,集成了國家基礎(chǔ)地理信息中心的多種地圖和遙感圖像,開發(fā)了針對災(zāi)區(qū)綜合信息管理和分析的多種功能,包括基礎(chǔ)地理信息要素管理、影像數(shù)據(jù)管理、專題數(shù)據(jù)管理、專題數(shù)據(jù)統(tǒng)計、用戶標繪、二維和三維聯(lián)動分析等功能。該系統(tǒng)建成之后,提供給國土資源部、測繪局領(lǐng)導和國家汶川地震專家委員會使用,受到好評。4.2充分發(fā)揮資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)庫、專業(yè)知識和專業(yè)模型的作用,為抗震救災(zāi)和災(zāi)后重建提供科學決策依據(jù)中國科學院地理科學與資源研究所及中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心,在震后迅速收集/整理并提供共享了災(zāi)區(qū)自然和人口、社會、經(jīng)濟背景資料,主要包括災(zāi)區(qū)行政區(qū)劃、地形、河流、水庫、交通、居民點、人口分布、GDP、土地利用、土壤類型、土壤侵蝕、多年平均氣溫等,為地震災(zāi)害災(zāi)情評估和災(zāi)后重建規(guī)劃提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?；诨A(chǔ)數(shù)據(jù)、遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)和專業(yè)知識、專業(yè)模型,從5月12日至6月3日,中國科學院地理科學與資源研究所研究提出了18份地震災(zāi)害評估工作簡報和對策建議(15項被中辦/國辦采納),如汶川地震主要承災(zāi)體數(shù)量及其直接損失預估、地震災(zāi)害核心區(qū)域公共衛(wèi)生環(huán)境評估、地震災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害分析評估、震后地氣毒害及猝死病預防建議、預防震后災(zāi)區(qū)裸露巖層重金屬元素對人類危害的建議、轉(zhuǎn)移安置期衛(wèi)生環(huán)境評估、地震災(zāi)區(qū)飲用水安全與水資源保障形勢評估、重災(zāi)區(qū)耕地損毀預估與受災(zāi)人口轉(zhuǎn)移建議、震后災(zāi)區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展與城鎮(zhèn)重建規(guī)劃的建議、震區(qū)地質(zhì)地理環(huán)境安全性評價以及對居民近期轉(zhuǎn)移安置的建議、地震對危險化學品泄漏和重大工程的影響、災(zāi)后山洪災(zāi)害預估與應(yīng)對建議、災(zāi)區(qū)人口發(fā)展功能分區(qū)及重建規(guī)劃的建議。其中最早于5月15日完成的2個報告內(nèi)容簡述如下。中國科學院地理科學與資源研究所在災(zāi)害發(fā)生的第二天,在遙感數(shù)據(jù)和地面信息都十分缺乏的情況下,針對汶川地震可能造成的損失、衛(wèi)生與環(huán)境健康問題,發(fā)揮數(shù)據(jù)資源和專業(yè)知識優(yōu)勢,充分利用汶川地震信息、地質(zhì)與地理背景、災(zāi)區(qū)人口等多源數(shù)據(jù)以及國內(nèi)外已有重大地震災(zāi)害后的人員傷情分類、醫(yī)療救護和防疫需求模型,運用空間分析技術(shù),建立地震災(zāi)害損失空間分析模型,對4類不同程度受災(zāi)區(qū)(極重、重、中度和輕度災(zāi)區(qū))分布范圍,3類受影響(受災(zāi)、受傷和死亡)人口地理分布與數(shù)量,經(jīng)濟損失、道路毀損、醫(yī)療設(shè)施損壞、衛(wèi)生資源需求與可供性等情況的地理分布與總量,災(zāi)后可能爆發(fā)的傳染病的地理分布和可能感染人口等進行了準確估算和分析,于5月15日完成并上報《汶川大地震主要承災(zāi)體數(shù)量及其直接損失預估報告》、《汶川地震災(zāi)害核心區(qū)域公共衛(wèi)生環(huán)境評估報告》。前一簡報預估汶川地震災(zāi)害造成死亡人口7.5~12.0萬(直接死亡人口約5~8萬,傷轉(zhuǎn)死亡人口約2.5~4.0萬),直接受傷人口約25~40萬,報告內(nèi)容被國辦刊物《專報信息》采用,為國務(wù)院抗震救災(zāi)工作提供了非常及時的災(zāi)情預估信息和決策依據(jù);后一簡報估算提出,地震災(zāi)害核心區(qū)需要醫(yī)療人員2.9萬、擔架2.1萬付、血漿1300萬ml、病房15.9萬m2、病床5.6萬張,報告內(nèi)容被國辦刊物《送閱》采用,為衛(wèi)生部災(zāi)區(qū)衛(wèi)生資源調(diào)配方案的制定提供了有力的支持。按照國務(wù)院的統(tǒng)一部署,由中國科學院牽頭負責,國土資源部、環(huán)境保護部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、中國地震局和中國氣象局等部門參與的地震災(zāi)區(qū)恢復重建規(guī)劃“資源環(huán)境承載能力評價”項目組,根據(jù)國家汶川地震災(zāi)后重建規(guī)劃組的要求,運用空間運籌模型,設(shè)計了基于GIS的資源環(huán)境承載能力評價與決策支持系統(tǒng),以背景數(shù)據(jù)庫、災(zāi)情遙感監(jiān)測結(jié)果與實地調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對災(zāi)區(qū)自然地理條件、地質(zhì)條件與災(zāi)害危險性、人口與經(jīng)濟基礎(chǔ)等3個方面的多項指標進行分項評價,進而進行綜合評價,對地震災(zāi)區(qū)進行重建條件適宜性分區(qū),明確適宜、適度和不宜重建的區(qū)域范圍,測算災(zāi)區(qū)人口合理容量,提出產(chǎn)業(yè)發(fā)展導向的建議。由120多名科技人員組成的“資源環(huán)境承載能力評價”項目組連續(xù)奮戰(zhàn),按時向國家汶川地震災(zāi)后重建規(guī)劃組提交了評價報告,作為國家汶川地震災(zāi)后重建綜合規(guī)劃和各專項規(guī)劃的重要基礎(chǔ)和依據(jù)。5對發(fā)展我國災(zāi)害遙感應(yīng)急監(jiān)測體系的幾點建議在中共中央、國務(wù)院、中央軍委的正確領(lǐng)導下,經(jīng)過全國人民和人民子弟兵艱苦卓絕的努力,并得到國際社會的大力援助,我國應(yīng)對5·12汶川地震的抗震救災(zāi)工作現(xiàn)已取得重大階段性勝利。中國科學院、國土資源部等部門的遙感力量都為此做出了積極貢獻。雖然遙感系統(tǒng)為抗震救災(zāi)工作提供了巨大的信息和決策支持,但其在本次應(yīng)急響應(yīng)中仍暴露出諸多不足。通過抗震救災(zāi)的檢驗,我們可以清楚地看到,在監(jiān)測和處理能力方面,我國和國際社會的各類遙感系統(tǒng)及其組合都還難以及時、全面地監(jiān)測、評估大范圍的重大突發(fā)災(zāi)害,難以快速、充分地滿足應(yīng)急指揮決策對災(zāi)情信息的急迫需求,我國的遙感監(jiān)測和自動處理能力離國際先進水平還有較大差距;在認識和決策方面,部分非遙感界人士對于遙感的地位和作用的認識不夠充分,未能在災(zāi)后立即調(diào)用合適的遙感系統(tǒng)迅速獲取災(zāi)情信息;在組織和協(xié)調(diào)方面,全國遙感界缺少統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)遙感監(jiān)測的組織體系和全面、及時共享相關(guān)數(shù)據(jù)的運行機制。為彌補不足,我們建議