□ 謝博

北京時間2015年7月11日0時28分，印度極軌衛(wèi)星運載火箭-C28成功發(fā)射首批3顆第3代“災害監(jiān)測星座”——北京2號星座。它是中英太空科技合作項目之一，衛(wèi)星研制由英國薩瑞衛(wèi)星技術公司承擔，衛(wèi)星入軌后由中國二十一世紀空間技術應用股份有限公司進行任務測控、運行管理以及衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收、數(shù)據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)和相關服務的提供。北京2號衛(wèi)星的分辨率可達1米，并可以執(zhí)行多種不同類型影像的拍攝任務，每日都能重訪預定區(qū)域，從而能有效地監(jiān)測災難等，在防災減災中發(fā)揮重要作用。

近些年來，在全球的各種防災救災活動中，由于遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星和導航衛(wèi)星具有得天獨厚的優(yōu)勢，因而發(fā)揮了重要作用。通過災前的預警、災時的監(jiān)控和災后的搶救、重建，大大降低了災害的損失。

千里眼全面監(jiān)視災情

俗話說：站得高、看得遠。高高在上的遙感衛(wèi)星不僅能用于及時發(fā)現(xiàn)災情，而且在災害導致很多地面系統(tǒng)受到?jīng)_擊或破壞時，可不受任何災害影響，進行連續(xù)、長期、大面積的觀測，為評估各種災害的風險性提供極有價值的信息，從而能及時采取有效的應對措施。

氣象衛(wèi)星升空以來，已成功地監(jiān)測了每年全球發(fā)生在熱帶洋面上的所有颶風和熱帶風暴，無一漏報。通過氣象衛(wèi)星資料，能詳細了解臺風強度的演變、環(huán)境場中其他天氣系統(tǒng)的移動和演變以及它們與登陸臺風相互作用的全過程，并且為分析和預報這種相互作用造成的暴雨強度和出現(xiàn)的地區(qū)提供重要依據(jù)。根據(jù)衛(wèi)星云圖，可預報風暴強度、移動路徑、登陸時間和地點，提前發(fā)出緊急警報，從而大大減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。

干旱通常是因降水異常與蒸發(fā)失衡引起的，土壤含水量的降低和作物枯萎都是干旱的反映。用氣象衛(wèi)星可以觀測到降水異常，其中衛(wèi)星上的可見光、近紅外、熱紅外遙感器能獲得土壤表面信息，微波遙感器能獲得土壤深層信息。用衛(wèi)星觀測海表面溫度、雪覆蓋、云特性、風速和方向、大氣溫度/濕度分布、上層大氣風、熱低壓區(qū)和厄爾尼諾現(xiàn)象等，可提供干旱的早期指證。用衛(wèi)星遙感也可及時提供關于干旱的蔓延情況、嚴重程度和持續(xù)時間等，幫助決策者提出緩解措施。

通過氣象衛(wèi)星云圖可預報降水量和強降水中心區(qū)域，特別是對人員稀少和地面氣象資料缺乏地區(qū)，衛(wèi)星資料能提供唯一的預報依據(jù)。用氣象衛(wèi)星的熱紅外數(shù)據(jù)，也能預測降水量，預警洪澇。在洪澇發(fā)生時，由于水體中攜帶有大量的泥沙，與清潔水體相比，其波譜特性會發(fā)生顯著變化，所以通過衛(wèi)星遙感圖像可連續(xù)監(jiān)測洪澇的發(fā)展變化、受災情況，并按流域統(tǒng)計災情，繪制出包括洪水淹沒區(qū)域、作物淹沒情況、堤壩決口、被淹村鎮(zhèn)和設施被毀等在內(nèi)的洪水泛濫區(qū)域圖。

順風耳專遞災區(qū)信息

通信衛(wèi)星的優(yōu)越性之一就是能不受各種自然災害的影響，進行全天候、全天時通信，尤其是移動通信衛(wèi)星，它可以為行進中的車、船、飛機等移動體和個人，以及山村、邊遠地區(qū)的固定用戶提供通信服務，而且具有覆蓋區(qū)域更廣、不受地理障礙約束和用戶運動限制等優(yōu)勢，使光纖通信相形見絀、望塵莫及。

衛(wèi)星通信在救災和其他應急通信中能發(fā)揮更大的作用。比如，災前，能為即將發(fā)生的緊急情況報警。災后，可為政府救災機構(gòu)提供與災區(qū)的應急通信，并為首批趕赴災區(qū)的人員提供通信工具；幫助受災家庭與親友聯(lián)系，并與外界恢復通信聯(lián)系；能使全世界實時了解災區(qū)的毀壞程度和救災情況。

如果有完善、暢通的災情預警和直至鄉(xiāng)村一級的災情通信系統(tǒng)，使有關部門能夠在第一時間內(nèi)獲取災情信息，并及時開展救災工作，能大大減少災區(qū)的損失。常規(guī)的通信方式抗災性差，尤其是多災的邊遠貧困地區(qū)，基礎通信設施薄弱，因此不能解決這一問題，從通信的可靠性、可移動性和廉價性三方面相結(jié)合考慮，衛(wèi)星通信是災害應急通信體系中必不可少的技術手段。

2008年我國四川省汶川發(fā)生地震，造成光纜斷、電力斷、道路斷，四川、陜西、甘肅多個縣市的5400多座移動通信基站受到損壞，使四川、甘肅災區(qū)常規(guī)通信全部中斷。另外，由于郊區(qū)道路、電力等基礎設施嚴重受損，通信設施的搶修也遇到了巨大困難，加上大雨不停，更是雪上加霜。這時衛(wèi)星移動終端立下了汗馬功勞，它在第一時間把汶川當?shù)貫那閭鬟f出去，并在整個抗震救災期間都起到了重要的通信保障作用，廣泛用于救災工作指揮、協(xié)調(diào)、組織，確保了災區(qū)信息及時反饋。

北斗星定位通信全能

在緊急救援上，基于“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)的導航定位、短報文通信以及位置報告等功能，已實現(xiàn)全國范圍的實時救災指揮調(diào)度、應急通信、災情信息快速上報與共享等服務功能，極大地提高了災害應急救援的快速反應能力和決策能力。2008年汶川地震時，震區(qū)通信中斷，中國衛(wèi)星定位應用管理中心為救援部隊配備了1000多臺“北斗”用戶機?！氨倍贰钡亩虉笪墓δ茏尵仍筷牶椭笓]部的聯(lián)系保持順暢。地震造成了2000余座水庫受到不同程度的損壞，然而，當?shù)厝匀挥嗾鸩粩?，人工勘測十分危險，采用無人值守的“北斗遠程自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”代替人工值班便成為了最佳的方式。

我國將“北斗”技術與井下監(jiān)測技術相結(jié)合，實現(xiàn)了對井下瓦斯?jié)舛?、風機轉(zhuǎn)停等關鍵參數(shù)的實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)流從礦井口的監(jiān)測站（PC機+“北斗”用戶機），通過“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路傳送到“北斗”衛(wèi)星運營服務平臺，經(jīng)平臺轉(zhuǎn)發(fā)，通過有線或無線網(wǎng)絡傳到各級監(jiān)測中心，實現(xiàn)了對礦井瓦斯、風壓和設備工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)測，為我國煤礦安全生產(chǎn)提供了一種有效監(jiān)測監(jiān)控手段。

由于“北斗”可實現(xiàn)全國范圍的無縫覆蓋，具有定位、授時、短報文等功能，所以為森林防火、撲火的指揮調(diào)度提供了新的技術，有效解決了火場定位、偵察、引導撲救、后勤保障、損失評估等問題。

航天技術在自然災害管理中的主要優(yōu)勢包括覆蓋范圍廣，易于實現(xiàn)大區(qū)域甚至全球尺度動態(tài)信息獲取與通信、導航保障；生存能力強，系統(tǒng)魯棒性高，不受地面災害的影響；效費比高，一次性投資低，系統(tǒng)擴展性強。其主要作用包括：提供全球范圍內(nèi)的長期觀測和感知手段，為災害機理研究、災害預報和防災救災提供技術支持；為災害救援提供災區(qū)信息獲取、救災指揮通信和導航等保障；為災后恢復重建提供地理勘察、城鄉(xiāng)規(guī)劃等遙感服務支持。

小衛(wèi)星星座有大作用

雖然用遙感衛(wèi)星監(jiān)測災害非常有效，但由于成本、技術等方面的原因，目前衛(wèi)星對于災害監(jiān)測的支持還遠遠不能滿足實際需要，尤其是對于發(fā)展中國家來說，對災害監(jiān)測和衛(wèi)星服務的需求顯得更為迫切。如何為經(jīng)濟基礎薄弱的發(fā)展中國家提供專業(yè)、有效、全天候的衛(wèi)星災害服務，是一項急需解決的全球性問題。

為此，英國薩瑞衛(wèi)星技術公司倡導開展了一項國際合作，即建造由低成本、低軌道小衛(wèi)星組成的“災害監(jiān)測星座”。優(yōu)點有三：一是現(xiàn)代小衛(wèi)具有集成度高、性能優(yōu)越、成本低、應用范圍廣、生存能力強、發(fā)射方式靈活和研發(fā)周期短等優(yōu)點；二是采用星座設計可大大提高地面監(jiān)測覆蓋率，縮短重訪時間，其目標是實現(xiàn)對地球上任何地方24小時重訪，為快速監(jiān)測自然和人為災害以及其他動態(tài)現(xiàn)象提供服務；三是采用國際合作，參與該項目的國家包括阿爾及利亞、土耳其、尼日利亞、中國、西班牙和英國等，參與各國負責各自衛(wèi)星研制和發(fā)射費用，所以負擔較輕。英國薩瑞衛(wèi)星技術公司負責設計并建造所有“災害監(jiān)測星座”衛(wèi)星，星座中的所有衛(wèi)星按統(tǒng)一基準設計制造，但彼此間也有細微的差別；國際圖像有限公司負責“災害監(jiān)測星座”的商業(yè)運行，各所屬國擁有衛(wèi)星并控制衛(wèi)星的軌道運行。

“災害監(jiān)測星座”的特點是：地面分辨率高，可提供更多的災害細節(jié)；采用新型相機，在不增加衛(wèi)星質(zhì)量和星上電能消耗的前提下，使衛(wèi)星掃描面積相當于已有其他商業(yè)衛(wèi)星能力的10倍；重訪率高，可對突發(fā)性災害（如火山噴發(fā)、地震等）進行觀測；成本低，前兩代星座每代只相當于一顆普通遙感衛(wèi)星花費的一半，卻能夠基本滿足災害監(jiān)測預報所需的高質(zhì)量、全天候及重復觀測時間短的要求，并使得有的發(fā)展中國家第一次擁有了屬于自己國家的衛(wèi)星；國際合作廣泛，進一步分擔了有限的衛(wèi)星制造和發(fā)射費用。通過資源共享，技術互補，并集各國資金與技術之合力，可共同應對日益嚴峻的自然及人為災害。

相關鏈接

“災害監(jiān)測星座”是世界上第一個專門用于全球災害監(jiān)測的衛(wèi)星星座。其獲得的遙感信息用于災害前的災害預測、風險評估及科學研究等，地震、火山噴發(fā)、水災、海嘯、農(nóng)業(yè)病蟲害、水體污染等災害的預報及研究；積極融入已有的災害管理信息系統(tǒng)，以滿足全球?qū)暮︻A測、響應、警報和通信的迫切需求；為幾乎所有自然及人為災害（包括水災、火災、地震、火山噴發(fā)、山崩、海嘯、工業(yè)污染、地區(qū)沖突甚至恐怖主義事件）提供動態(tài)遙感服務。

2008年9月6日，我國環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座的首批衛(wèi)星——環(huán)境1號A、1號B星升空。它們可獲取高時間分辨率、中等空間分辨率的對地觀測數(shù)據(jù)，對我國大部分地區(qū)實現(xiàn)每天一次重復觀測，大大緩解了我國對地觀測數(shù)據(jù)緊缺的局面。2012年11月19日，環(huán)境1號C星升空。它是我國首顆民用合成孔徑雷達衛(wèi)星，入軌后與環(huán)境1號A、1號B光學小衛(wèi)星組成了“2+1”環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座，實現(xiàn)了對自然災害進行大范圍、全天候、全天時動態(tài)監(jiān)測，增強了我國大環(huán)境變化與災害觀測能力，形成對中國大部分地區(qū)災害與環(huán)境情況的動態(tài)監(jiān)測預報能力。

“災害監(jiān)測星座”現(xiàn)已發(fā)展了3代，每代都采用詳查衛(wèi)星與普查衛(wèi)星相結(jié)合的方式。2005年上天的我國北京1號衛(wèi)星是第1代“災害監(jiān)測星座”中的一顆，全色分辨率4米，用于詳查，曾在汶川地震的救災中發(fā)揮作用，我國還充分利用通過北京1號已建立的國際合作渠道，與英國等合作伙伴國聯(lián)系，聯(lián)合“災害監(jiān)測星座”中的多顆衛(wèi)星共同獲取地震災區(qū)14.67萬平方千米的數(shù)據(jù)。

第3代“災害監(jiān)測星座”中的北京2號也為詳查衛(wèi)星，是國家有關部門核準的民用商業(yè)遙感衛(wèi)星項目，已納入國家民用空間基礎設施規(guī)劃，設計壽命7年。它采用了新型衛(wèi)星平臺，具有高速數(shù)據(jù)下傳能力，側(cè)擺機動范圍達到±45°。它運行于高度647千米的太陽同步軌道，質(zhì)量約447千克，設計壽命7年。這次發(fā)射的北京2號A、B、C（也叫“災害監(jiān)測星座”3-1、2、3）衛(wèi)星位于同一軌道平面，星座對地球任意位置重訪周期為1天，衛(wèi)星的全色分辨率1米、多光譜分辨率4米，所以同時具有高的空間分辨率和時間分辨率，很適合用于防災減災。項目建成后，每年提供不低于3000萬平方千米的高分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)和信息產(chǎn)品，可為國土資源、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、城市管理、災害監(jiān)測等領域提供空間信息支持。