无论是四川木里县火灾、长江流域洪灾,还是墨西哥地震、埃塞俄比亚洪水,近年来,通过遥感卫星这一“太空之眼”传回图像,利用遥感卫星对地观测技术成为应对国内外各类灾害的利器。
作为我国陆地观测卫星数据集中处理和运行分发中心,航天科技集团所属中国资源卫星应用中心(下称“中心”)通过准确的监测和评估,为应急减灾提供了科学的数据服务保障。同时遥感卫星对地观测技术还应用于气象、海洋、测绘、环境监测等发展需求,创造了巨大的经济社会效益。
中心主任岳涛介绍,我国遥感卫星正处在快速转型发展时期。站在“十四五”发展的新起点上,预计2025年我国民用陆地观测卫星总量在轨30颗以上,届时形成高分辨率、多尺度、近实时观测能力,陆地观测卫星应急服务能力将进一步提升。
“太空之眼”救灾减灾成果显著
2018年1月6日晚8时左右,长江口以东约290公里处发生东海撞船溢油事故。在海风、海流共同作用下,失事油轮开始向西北方向漂移,撞船后溢油的走向引起多方重大关注。
接到通知的第一时间,中心立即启动应急机制,及时调动遥感卫星安排成像,第一时间呈现影像处理结果,海洋专家将据此判断溢油的面积以及未来的大致走向。
时间紧急,任务复杂。中心遥感运行部部长曾湧讲道,不仅需要知道有哪些卫星经过,而且需要判断该卫星是否处于测控范围内。雷达卫星成像数据接收之后还需要进行处理,因此相关工作人员需要在特定的时间点工作。
整个事件的应急观测直到5月底才结束,5个月的时间里几乎没有喘息的机会。通过“太空之眼”传回图像及时呈现了溢油情况,为后续应急处理提供了重要的依据,可将危害影响降至最低。
这只是一个缩影,折射出遥感技术在应急管理中的独特作用。在应对利奇马台风、四川木里县火灾,在武汉火神山医院建设中,遥感卫星如同人们从天上遥远地感知地面的“眼睛”,俯瞰大地,拍摄传回台风运动、森林大火、地震破坏、洪水泛滥等近实时图像和照片,为应急判断和决策提供支撑。
“遥感卫星运行轨道相对固定,居高临下遥望大地,提供了另一种看目标的方式,是对人类观测目标的一个重要补充,尤其在应急救灾方面的作用不可替代。”曾湧说。
自1999年10月第一颗陆地观测卫星中巴地球资源卫星01星(CBERS-01)成功发射至今,我国已成功发射民用陆地观测卫星29颗,其中24颗卫星在轨运行,具备全天候、全天时成像的观测能力。
20余年间,我国能够用于灾害监测的国产卫星资源日益丰富,遥感卫星支撑应急救灾的能力明显增强。回顾2008年汶川地震期间,彼时可用于对地应急救灾的资源卫星只有两颗,一个月的观测时间仅能交出一幅有效的图像。据应急管理部国家减灾中心的统计,2008年汶川地震期间,获取的22种灾后卫星数据中仅有23%为国产遥感数据。
而现在,针对重特大自然灾害,获取的多尺度灾后国产遥感卫星的种类、数量、质量等均有大幅提升。截至目前我国陆地观测系列卫星数据分发总量超过5100余万景,仅2020年度数据分发量超过1000万景,年度分发量快速增长。遥感卫星数据被广泛应用于国土资源、城市规划、环境监测、防灾减灾、农业、林业、水利等重要领域,取得了巨大的社会效益。
灾情监测 锻造快速响应硬核能力
遥感卫星数量增多的同时,中心还建立了科学的数据获取机制,遥感卫星数据获取时效性显著提升。
曾湧介绍,相比十年前以天为计算的灾害遥感应急监测时效,目前中高分辨率遥感应急监测时效已提高,数据获取时效也已大幅提升。
值得一提的是,作为24小时不休息的“眼睛”,遥感卫星所扮演的角色不仅仅是灾害发生后提供卫星图像数据,其灾前预警的作用也越来越突出。据悉,自然灾害的发生是一个渐变的过程,表现为时间轴上系列变化的累计结果。遥感卫星可以通过预先对灾害高发地特定时期的重点监控,实现早发现早预防,进而达到防灾减灾的目的。
以应对森林火灾为例,中心研发了森林火灾应急监测服务平台,集预警监测和灾害监测于一体,每日调用高轨卫星对林火风险区进行轮巡监测,及时发现疑似火点目标,并快速调用高分辨率卫星对火灾区域进行应急动态监测,获取更加精细的灾情信息,为火灾救援和灾后评估提供支持。
“适应新时代应急管理工作新定位、新要求,满足全天候、全天时、全要素、全球化服务的灾害监测业务需求,灾害遥感应用从注重灾后监测评估向注重灾前风险监测转变。”岳涛表示,中心正在加强遥感应用与云计算、大数据、人工智能等前沿技术的融合,打造面向多灾种、全过程和多要素的立体监测能力。
随着应急灾害管理水平的提高,我国对陆地观测卫星的应急需求呈爆发式增长,对海量数据处理的时效与可靠性也提出了更高的要求。中心正进一步发力地面处理系统建设,目前中心自主研发的地面处理系统具备120PB在线存储能力、日均20TB原始数据处理能力、2000万亿次计算能力以及7×24小时服务能力,确保应急任务第一时间得到应答及处理。
岳涛介绍,目前中心正在针对高分辨率对地观测系统重大专项系列卫星进行应急服务平台建设,将建成陆地观测卫星从应急任务提出到应急数据获取乃至应急信息提供的全链路高效运行的应急服务平台,将大幅提升应急响应时效及能力。
勇担责任 航天技术惠及世界
中国资源卫星应用中心不仅肩负国内灾害监测和减灾救灾的责任,还迈出国门,将中国技术惠及世界。
墨西哥地震、埃塞俄比亚洪水、尼泊尔洪水和滑坡,面对发生在全球的自然灾害,中心通过国家部委与国际组织渠道,向受灾国提供中国遥感卫星数据服务。
2020年4月至11月期间,中国担任CHARTER(空间与重大灾害国际宪章)国际组织的轮值主席国,中心等单位组成的轮值主席工作团队,7×24小时待命。宪章的成员来自亚洲、欧洲、美洲的17个航天机构,用户则来自世界各地。作为轮值主席国家,轮值团队需要随时接收来自全球任何国家的紧急求助,期间平均每月收到邮件800多封,由于时差原因,工作人员经常要在深夜和周末工作。
短短7个月时间,中心克服了新冠疫情的影响,及时处理了来自24个国家和地区的38次国际应急请求,协调各成员机构向受灾国提供卫星数据,包括黎巴嫩大爆炸、毛里求斯溢油等国际影响重大的灾害事件。
近年来,我国卫星技术迅速发展,一方面为满足国内的灾害监测需求提供了强有力的保障;另一方面对外助力减灾救灾的能力也大大增强。以服务亚洲大洋洲地区为例,中心过去3年为该地区的20个国家和地区提供了36次灾害数据服务,提供数据近400多景,涵盖台风、洪水等灾害。
为了培养更多的国际服务人才,中心还多次组织宪章项目经理培训。以2019年9月的培训为例,中心与联合国外空委等多家国际组织在北京举办了项目经理培训班,24个国家和地区的67名学员参加了培训,获得合格证书,不少学员回国后就申请了参与宪章的工作。这也从侧面反映了中心履行国际义务,承担国际公益服务能力的责任和工作成就。
岳涛表示,我国遥感卫星正处在快速转型发展时期,未来中心将继续发挥国家陆地观测卫星数据中心的职能,加强陆地观测卫星运行管理能力,提高地面处理系统性能,发掘陆地观测卫星应用潜力,更好地服务国家和国际的各类应急需求。