[摘要]简要介绍遥感科学应用于救灾工作中的优势技术，并以汶川地震为例，探讨遥感技术在震害调查研究及抗震救灾中的实际应用，指出在破坏性地震发生后，遥感技术可以为地震应急指挥和救援决策提供重要依据。
[关键词]遥感技术 地震 灾害评估
中图分类号：TP7文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0520095－01
一、引言
我国的东西部地区分别由于受到太平洋板块与印度洋板块及欧亚板块运动的影响，一直以来地震灾害严重，强震现象频繁。据统计：我国地震死亡人数约占全球地震死亡人数的一半。5.12汶川地震是我国继唐山地震之后又一次发生在人口稠密地区的地震巨灾。地震本身不仅造成巨大的生命财产损失，同时引发的次生灾害如泥石流、滑坡、山体崩塌、大规模的断层错动等，造成交通、通讯、电力等设施严重损坏。
面对如此巨大的灾害，如何在短时间内实施有效的救援工作，减少生命财产的损失就显得尤为重要。同时，地震救援工作必须坚持先谋后动、科学规划、有序推进、高效迅速的原则，因此，地震发生后快速准确地获取震害信息，实时提供灾区地形数据，对开展高效有序的救援工作具有重大作用。利用遥感技术能够建立科学的地震灾害监测、评估系统，为地震应急指挥和救援决策提供重要数据支持，为救援工作的顺利进行提供了有力的保障。
二、遥感技术介绍
遥感技术能够快速有效获取地面信息，具有测量速度快、分辨率高、覆盖范围广、不受环境、交通等状况制约的优点。目前，遥感技术已经被广泛应用于地震救灾的各个环节。早在2003年新疆巴楚-伽师地震发生后，我国就首次利用航空遥感影像成功地实现了地震应急阶段获取震害遥感影像并对地震灾害进行评估。
随着科技的发展，遥感科学取得了长足的进步，其各种先进技术不断研发应用成功，为灾害救援工作的各种应急需求提供了必要的技术支持，主要表现为以下几个方面：
高分辨率卫星的发射，提高了遥感影像数据的精度。卫星遥感是现代化、高性能、不受地域限制的空间信息获取手段，近几年遥感影像分辨率得到了不断提高，如：美国DigitalGlobe公司2007年发射的新一代商业遥感卫星WorldView分辨率达到0.41m，意大利研发的COSMO-SkyMed高分辨率雷达卫星数据最高分辨率为1m。分辨率的提高，不仅有利于提高影像判读的精度，而且提供了更为丰富的细节信息，有利于获取地面具体状况。此外，将高分辨率的卫星影像与数字高程模型相叠加，可以建立三维数据地形图，为各种决策提供丰富的参考信息。
星载合成孔径雷达干涉技术的发展，为地表形变测量和地震研究提供有力工具。星载合成孔径雷达干涉测量技术是20世纪90年代发展起来的一项空间对地观测技术，主要应用于地形测绘及地表形变的监测。通常，同一地区在较短时间间隔内获取的雷达影像应该具有较高的相干性，但是地震等巨大灾害引起地物形态发生剧烈变化，造成较短时间内相同地区的雷达影像相干性大大降低，通过对相干图的对比，可以检测出地震造成房屋大面积破坏的区域的大致位置和分布情况。此外，地震期间，往往天气状况恶劣，常规的遥感手段难以成功获取地面信息。雷达微波具有较强的穿透能力，能够不受天气情况的影响，有效地穿透掩盖物，全天候、全天时获取地面数据，为灾区提供服务。
卫星定位技术的发展，能为地球表面绝大部分地区提供准确定位、测速以及高精度的时间标准。美国国防部研制和维护的全球定位系统（GPS），可满足位于全球任何地方或近地空间用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括24颗卫星以及地面上的1个主控站、3个数据注入站、5个监测站和作为用户端的GPS接收机。最少只需其中4颗卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度。我国自行研发的区域性有源三维卫星定位与通信系统北斗卫星导航定位系统，可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达数十纳秒的同步精度，其精度与GPS相当。大地震带来的地面塌陷、山体崩塌、滑坡以及泥石流等造成地面状况发生巨大改变，仅依靠人力难以实现准确的定位，卫星定位系统能够提供高精度的位置信息，引导救援工作的顺利进行。
遥感影像特征提取方法的改进提高了地物变化监测的精度。遥感影像数据主要提供三方面信息：光谱信息、空间信息、和时间信息。针对这三方面信息，可对遥感影像进行光谱特征、空间特征、纹理特征信息提取。光谱特征的提取包括地物反射光谱特征、辐射光谱特征。由于遥感影像上不同像元的亮度值随地物的成分、纹理、状态、表面特征及所使用电磁波波段的不同而变化，所以不同的地物具有不同的光谱值。空间特征的提取是指对目标地物的形状、大小、或者边缘等几何特征的提取。遥感影像分辨率的提高可以使影像清晰地反映丰富的地物结构信息，提高影像判读的精度。
此外，利用遥感地面高程数据结合地形图，生成三维电子地图，可以显示灾害分布和危险程度、灾情动态演变以及地形的破碎程度，为救灾措施规划提供了有力的技术参考，减少盲目性。
因此，遥感技术在灾害中的具体应用有以下几个方面：
为救援提供实时数据支持，明确并减少工作量，降低救灾工作的风险。
实时监测灾害发展趋势，为应急措施的制定提供依据。
根据灾害发生前后地形图的比对，提供准确的灾害评估数据，为灾后评估及重建工作提供数据依据。
三、遥感技术在地震中的具体应用
汶川地震发生后，震区通信中断、道路阻塞，受灾情况无法被外界所知。在这种情况下，国家测绘局安排3颗高分辨率、雷达遥感卫星获取灾区卫星影像，同时调集飞机赴灾区进行航空摄影。国家国防科技工业局也积极协调中外卫星资源，安排中国卫星密集地对灾区进行成像，加强灾情监测与评估。国家遥感中心动用北京1号小卫星进行实拍并提供相关影像，掌握灾区最新动态信息；同时，安排组织相关专家，研究分析灾区遥感影像，提供遥感信息和技术服务。据统计：我国共有15颗卫星为抗震救灾提供远程信息服务，包括“北斗”导航卫星、“资源”系列对地观测卫星，“遥感”系列卫星、“风云”系列气象卫星、“北京一号”小卫星等，为抗震救灾决策提供了重要依据和技术支持。国外也纷纷提供卫星影像，支援救灾。大量卫星遥感、有人驾驶航空遥感、无人驾驶小飞机遥感等获取灾区影像数据结合地面救援和现场调查获取的信息，为灾害救助、灾情核定、恢复重建提供精确的数据信息。
四、灾区正射影像图的制作
地震发生后，救灾工作的顺利展开，必须要首先了解受灾具体位置与面积，以及相应的受灾情况。同时，由于余震的频频发生，不仅灾情时时变化，且泥石流、滑坡等灾害也给救援工作增加了危险、困难。为了在短时间内进入受灾区域，同时保证救助人员的安全，一张实时性的指导性地图就显得尤为重要。遥感专家首先利用机载激光雷达Lidar，乘小飞机在灾区部分地区进行了超低空局部航空摄影，获取雷达影像数据。然后，相关测绘遥感专家利用具有自主知识产权的最新技术成果数字摄影测量网格PC版（DPGrid.PC）进行数字正射影像图快速制作，拼接出四川汶川地震后部分震区航空数码影像。DPGrid.PC每天大约能处理300－500张DMC（国际灾害监测星座）影像的数字正射影像图（地面分辨率1.0m）制作。该影像图可以直观地显示灾害现场的情况，为抗震救灾的部署起到至关重要的作用。
五、导航系统的应用
在灾害发生后，由于所有通信设施均被损坏，前后方救援工作的有效沟通产生了障碍。在这种紧急状态下，我国自主研制的北斗导航定位系统发挥了重要的作用。这款导航系统服务区域为中国及周围国家和地区，它可以在服务区域内任何时间、任何地点，为用户提供快速实时定位、双向短报文通信、精密授时三大功能，在灾害发生后非常适用于灾害预报、减灾救助应急指挥等方面。在汶川地震中，国家为首先进入灾区救援的先遣部队成员配置了北斗定位终端设备，救援人员可以随时向基地报告自己的地理位置，同时可以进行双向通信，比如，救援部队在开进途中，有新发现的被围困群众，可以通知指挥中心增派人员。需要直升飞机运送伤员时，也可以将空地位置，周边天气情况向上报告，方便飞机降落。正是有了北斗导航定位系统的支持，保证了救援工作快速、有效的推进。
失事飞机的寻找。汶川地震救援工作中，成都军区抗震救灾部队一架米-171运输机直升飞机在汶川县映秀镇附近因局部气候变化，突遇低云大雾和强气流，不幸失事。机上有机组人员4人和因灾受伤转运群众10人。事件发生后，武汉大学派出遥感专家，携带机载数字成像系统，前赴失事地区对失事飞机展开搜索。该系统前向、后向观测可达27度，分辨能力最高达十五厘米。遥感飞机携带该系统在三个小时左右的时间内将可能存在失事飞机的八十平方公里范围扫描一遍，取得了该地区的数据。分析发现，在汶川县漩口镇东北方向峡谷区有一个信号非常强的区域，即飞机最可能的失事地点。这意味着失事米-171运输直升机的搜救范围大幅缩小，由原来的八十平方公里缩至如今的五平方公里，极大地缩短了救援时间。
六、结语
遥感是用来实时获取、动态处理空间信息的对地观测、分析的先进技术。遥感技术所获取数据能够广泛应用于抗震救灾各环节中，提供数据和技术支持。随着遥感科学的发展与进步，遥感技术将在救灾以及国民经济的其他方面发挥越来越重要的作用。
参考文献：
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作者简介：
王昊，武汉大学遥感信息工程学院，在读本科。