全球卫星减灾合作进展与展望

李素菊

李素菊，应急管理部国家减灾中心研究员，空间与重大灾害国际宪章项目经理，卫星应急制图国际工作组成员，曾任联合国灾害管理与应急反应天基信息平台北京办公室高级专家和世界粮食计划署项目官员。2003年获北京大学城市与环境学院博士学位，现主要从事防灾减灾卫星论证、应用、科研与国际合作工作。先后主持民用高分专项、国家重点研发计划、自然科学基金等项目或课题5项，目前负责国家重点研发计划项目“星机地协同的大地震灾后灾情快速调查关键技术研究”课题研究。作为技术骨干参与民用空间基础设施10 多颗卫星的论证与在轨测试工作。发表论文30 余篇，参与编写出版专著4 部。

灾害与灾害风险是世界各国面临的共同挑战，具有全球时空分布不确定和造成损失影响严重复杂的特点。卫星遥感的全球覆盖与动态观测能力为全球灾害监测提供了有效手段，已经成为各国防灾减灾的重要支撑信息。但与灾害的全球化分布不同，目前全球的卫星遥感技术与资源主要集中在少数技术发达的国家。卫星资源的相对集中与灾害风险全球分布之间的不平衡，严重影响了有限遥感卫星资源的全球防灾减灾应用效能和对重大灾害应急监测的效率，且随着卫星技术的迅速发展和灾害风险的日益增加，这种不平衡趋势将进一步加剧。通过开展卫星减灾合作，加强数据共享和协同监测，能够大幅增加全球可用卫星资源的种类和数量，有效提升卫星遥感对全球灾害和风险的监测能力（图1）。通过开展国际合作，能够针对一次灾害过程使用更多不同类型的卫星资源开展监测，显著提升监测的时空效率和信息丰富程度，对于卫星资源缺乏却遭受重大灾害影响的国家来说尤其重要。当前，卫星减灾应用已经成为卫星遥感应用最为活跃的国际合作领域之一，并呈现不断扩展、延伸和深化的趋势。本文从国际倡议、合作机制、合作应用和未来趋势等方面对全球卫星减灾合作情况进行了回顾与展望。

国际框架与倡议

国际社会一贯高度重视和积极推进空间减灾合作。早在1999年第三次联合国探索及和平利用外层空间大会上通过的《空间千年：关于空间和人的发展的维也纳宣言》，就明确提出“通过国际合作的方式支持减灾救灾防灾，特别是国际重大灾害的全球卫星系统，充分利用各已有的卫星遥感、通信和空基服务能力，填补全球卫星覆盖的不足”的倡议。为推动倡议的落实，联合国外层空间委员会组织制订了具体行动计划，并结合其年度会议持续推动和落实，自此开启了全球卫星减灾合作蓬勃发展的篇章。目前正在空间和减灾领域执行的两个最有影响力的国际倡议和框架，均将加强空间减灾合作作为重要内容。2018年6月，在纪念“第一次联合国探索及和平利用外层空间会议五十周年”会议上通过的成果文件《空间作为可持续发展的驱动因素》，鼓励各国积极开展更广泛的国际空间合作，包含但不限于能力建设、信息与基础设施共享和联合项目等内容，协助各国实现可持续发展与减轻灾害风险目标，针对成果文件，联合国外空司正在组织制订2030年之前的行动计划。特别是2015年3月通过的《2015—2030年仙台减轻灾害风险框架》，将天基技术作为其第一优先领域理解风险的重要手段，明确提出在区域和全球层面通过国际合作促进和加强天基技术减灾技术应用与服务，强化卫星遥感地球观测和灾害监测能力。以上的合作框架和倡议为全球卫星减灾合作提供了目标和方向。

图1 空间与重大灾害国际宪章成员

全球卫星减灾合作机制

自1999年第三次外空大会倡导加强全球卫星减灾合作以来，卫星减灾合作机制不断探索、新创和完善，目前正在运行并覆盖全球的卫星合作机制就达十余个之多，有些是专门针对卫星减灾应用设立的合作机制，有些则是作为卫星应用合作框架的组成部分。大部分机制的提出是缘于空间部门推动空间技术应用合作的成果，有些机制的发起则是来自空间科技领域以推动科技发展为目标，但目前尚未出现由减灾部门发起和倡导成立的合作机制。现有的卫星减灾合作机制以面向重大灾害应急监测应用的合作机制居多，发展也最成熟。

卫星减灾工作从环节上大体可分为应用需求、数据提供和技术服务等三个部分，所对应的相关主体分别是减灾用户、卫星运营方和技术提供方。卫星减灾合作就是由多个利益相关方在不同环节之间的协调合作展开的，通过一定的规则予以约定则形成机制。不同合作机制其合作宗旨、合作资源和运行模式均不尽相同。从合作资源来说，有些机制侧重数据合作，有些则侧重技术合作。从运行模式来看，以政府主导的合作机制，运行管理相对严密一些；而自发形成的一些机制运行则相对松散。以下是目前影响力较大但合作方式不同的四种卫星减灾合作机制,分别代表数据、信息、服务和科技等合作驱动类型。

（一）空间与重大灾害国际宪章

空间与重大灾害国际宪章是空间数据驱动并覆盖灾害应急监测全过程的合作机制，是在1999年联合国第三次外空大会上由欧洲空间局和法国国家空间中心联合发起的，旨在促进利用空间资源，支持自然或技术灾害管理的人道主义合作。2000年11月1日，宪章正式生效运行，由17个来自各国空间部门和卫星运营机构的成员组成（图1）。空间与重大灾害国际宪章被公认为空间减灾领域运行最为成功的合作机制，这得益于其明确的协议内容、丰富的卫星资源和严密的运行流程。该机制具有目前世界上种类和数量最多和最先进的卫星资源，仅在轨卫星数量就多达34颗，包括雷达和光学两大类，其中光学卫星分辨率最高达0.31米，为全球灾害应急监测提供了重要保障。宪章通过设在欧空局的值班室24小时不间断运行，授权用户可通过成员国或联合国系统申请启动，获得从卫星数据到制图产品的全流程的应急服务，目前已经为全球125个国家的各类重大灾害提供576次卫星应急制图服务，灾害种类涉及洪涝、热带风暴、强降雨导致的滑坡及雪灾、地震、火山等灾害。

图2 欧盟哥白尼应急管理服务产品类型图

（二）联合国灾害管理与应急反应天基信息平台

联合国灾害管理与应急反应天基信息平台也是第三次外空大会的成果，以信息共享服务为主，由2006年12月14日联合国大会第61/110号决议而设立，旨在作为空间信息用于灾害管理支助的手段，充当灾害管理界与空间界联系的桥梁，并作为发展中国家能力建设和加强机构工作的促进者，向所有国家、所有相关国际或区域组织全面提供与灾害管理有关的所有类型的天基信息和服务，支持灾害管理整个周期的工作。平台在联合国外层空间事务司的领导下，通过全球、区域和国家三级网络体系开展工 作，全球一级由北京办公室、波恩办公室和联合国外空司工作团队组成，区域一级建立区域支持办公室，国家一级设立国家协调中心。目前全球共设立21个区域支持办公室和45个国家协调中心。应急支持是该机制的重要任务，其代表联合国作为空间与重大灾害的授权用户，可为其成员国启动和利用宪章机制资源，也已经与多个空间机构签订卫星数据共享协议，可在发生重大灾害时为成员国提供卫星数据，同时还根据需要开展卫星应急技术咨询和能力建设活动。

（三）哥白尼应急管理服务

哥白尼应急管理服务机制主要为民防组织和人道主义救援机构等灾害管理机构及其灾害管理人员提供快速准确的地理空间信息，支持针对各类灾害开展的应急响应、预防准备与恢复等活动，由欧盟委员会负责管理协调工作，是产品规范服务的典范（图2）。

作为欧盟哥白尼计划的6大应用服务领域之一，该机制优先满足来自欧盟的需求和关切，并通过授权用户为其他国家提供无偿服务。哨兵卫星专门针对哥白尼计划的服务内容和用户需求进行设计，共有6个系列，2014年第一颗卫星“哨兵-1A”成功发射，计划2030年之前将有更多卫星发射，届时将形成由20 多颗卫星组成的哨兵星座。哥白尼应急服务机制提供灾害早期预警和灾害制图两种服务，通过预警系统目前可提供洪涝和森林火灾两种预警服务。灾害制图则为应急管理的所有阶段提供快速制图、风险制图和恢复制图服务，其中快速制图服务在应急事件发生后根据应急需要在数小时到几天内提供。该机制自2012年4月正式运行到目前共启动各类灾害制图服务330次。

（四）地球观测组织减灾领域合作

地球观测组织成立于2005年2月，以推动科技合作服务全球决策为主要目标，是地球观测领域最大的政府间国际组织。其目标是建立一个综合、协调和可持续的全球地球综合观测系统，更好地认识地球系统，为全球决策提供从初始观测数据到专业应用产品的信息服务，该组织成员目前有104个成员国和欧盟及126个机构。2015年11月在墨西哥召开的地球观测组织第四次部长级峰会上通过《GEO十年战略执行计划（2016—2025）》，正式开启了该组织第二个十年的发展阶段。新十年计划强调地球观测是支持联合国2030可持续发展议程、全球气候变化公约和减轻灾害风险框架的重要手段。针对减轻灾害风险框架目标，地球观测组织通过加强对地球和气候的原位观测与遥感观测，以及观测数据与信息的获取、共享和使用，促进地球观测技术为增强灾害预防、预测、减轻、管理与恢复提供更好的产品，以增强灾害管理能力，减少损失和提高抗灾能力。具体的任务拟通过社区行动、机制和旗舰项目等协同实现，目前已经形成9项包括风险数据获取和洪涝风险感知在内的行动计划。

重大灾害应急监测合作

近十余年来，国际间的卫星应急监测合作发展迅猛，合作机制、卫星资源和大灾合作应对次数均呈现直线增长的趋势。这一方面归因于空间资源的迅速增加，另一方面也是与频繁发生的全球重大灾害及日益提高的全球减灾合作意识是分不开的。下面列举5次全球重大灾害记录，见证了卫星应急监测合作从开始到逐渐发展的历程，同时也对卫星应急合作机制的发展产生重大影响和重要推动作用。

（一）印度洋海啸

2004年12月26日，印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生里氏9级地震，并引发强烈印度洋海啸。由于本次海啸灾害规模和影响范围巨大，且涉及多个国家，基于卫星遥感的灾害制图产品，为各方了解灾害整体形势和掌握海啸造成的毁灭性破坏提供了最直观的信息，展现了卫星应急监测宏观观测优势。同时，也由于卫星观测能力的不足而引发和推动了国际应急制图力量之间的合作。

（二）中国汶川特大地震

2008年5月12日，我国发生汶川特大地震，地震灾情重，影响范围广，灾区地形地貌复杂，国家减灾中心通过启动空间与重大灾害国际宪章和其他合作机制，先后获取12个国家24颗卫星总共1000余幅卫星影像，对灾区损毁情况、次生灾害和救助情况进行监测。获取卫星影像数量之多创造单次灾害历史记录，应急合作机制提供的卫星影像成为主要数据源。

（三）海地地震

2010年1月12日，海地发生里氏7.0级大地震，造成20余万人遇难，非政府主导的自发的众包制图力量第一次成为制图的主要力量，全球数千自发制图志愿者通过灾区现场采集或远程解译卫星影像的方式，对灾区的毁损情况和需救助情况进行制图，为国际应急救援行动提供第一手信息支持，但由于不同力量之间缺乏协同，导致大量产品的重复和冗余。

（四）菲律宾海燕台风

2013年11月8日，超强台风海燕在菲律宾中部萨马省登陆，登陆时中心附近最大风速275KM/H（10分钟平均），最大阵风达379KM/H，是全球有记录以来的最强登陆台风，在菲律宾中部造成毁灭性破坏，导致6100人遇难。在台风肆虐期间，联合国卫星制图项目与众包制图机制合作，将传统遥感监测与自发的众包制图模式结合，在短时间内即实现了对灾区房屋毁损数量和程度的精细评估，体现了不同机制之间优势互补的合作力量。

（五）尼泊尔地震

2015年4月25日，尼泊尔发生8.1级地震，造成8786人遇难，22303人受伤，周边国家也出现人员伤亡。在本次地震应急期间，为避免监测产品的重复和冗余，多个卫星应急机制自发形成专门的协调小组，统一与联合国人道主义事务办公厅对接需求，并根据需求开展监测制图的服务，使得不同制图机制之间资源互补，协同服务，有效提高了监测和服务能力。

未来全球合作趋势

随着国际重大灾害应急监测合作的加强和发展，全球化、协同化和强化风险监测应用将是未来全球卫星减灾合作的主要趋势。

1.面向全球框架的卫星减灾合作

《2015—2030 年仙台减少灾害风险框架》为世界各国开展减灾工作提供了指引，其中明确提出7项目标。为推动落实，目前针对每项目标已经细化为38 项可定量考核的指标，以卫星遥感为代表的空间技术能够对其中一半以上的指标实现提供支持。减灾框架目标指标为空间技术应用提出明确的需求，面向目标指标的空间减灾应用正成为全球合作的重点和热点。

2.目标问题导向的应急机制协同

提高时效性和有效性是卫星应急监测真正发挥决策支撑作用的核心与关键。通过加强卫星应急合作机制之间的协同，能够进一步提高应急监测效率。针对目前卫星应急监测合作中存在的因

机制间缺乏协同造成的监测重复和产品冗余问题，通过建立国际工作组等方式已经形成一些推动机制之间工作协同的应急制图指南、产品信息共享规范和沟通对话工作机制等成果。

3.创新技术驱动的风险监测应用

充分利用空间技术更好理解和减轻灾害风险，提高灾害防治能力是关键。目前空间技术已进入体系化发展和全球化服务的阶段，在轨卫星的数量和种类呈爆发式增长，通过与物联网、大数据、云计算等现代信息化技术的融合，使得对灾害风险的动态持续监测成为可能，这也是目前国际科技合作的重要领域，已经出现一些空间技术减轻灾害风险的重大国际研究计划，研究成果也不断涌现。

图3 2018年7月老挝水库溃坝遥感监测图

图4 印尼地震土壤液化区灾害遥感监测图

中国参与情况

21世纪以来，中国积极参与卫星减灾国际合作机制建设和应急监测，已经成为全球卫星减灾合作领域的一支重要力量。中国支持和加入多个合作机制，2007年中国以国家航天局的名义加入空间与重大灾害国际宪章，2010年联合国灾害管理与应急反应天基信息平台北京办公室正式成立，中国还是地观测组织的创始国，自2005年该组织成立以来一直担任执行委员会的成员国和联合主席国。另外，中国还与世界粮食计划署、亚太空间合作组织等多个国际和区域组织开展卫星减灾合作。与此同时，国家减灾中心还将国际重大灾害应急监测纳入业务范畴，针对全球特别是周边国家重大灾害及时开展卫星应急制图服务，为受灾国的灾害管理部门和国际救灾力量提供有效支持，先后针对2009年澳大利亚火灾、2011年非洲之角旱灾、2015年缅甸洪涝、2018年阿富汗干旱等40多次重大灾害开展应急监测，服务对象覆盖全球6大洲的20多个国家（图3、图4）。

未来展望

当前我国的防灾减灾救灾工作进入新时期，面临新任务、新使命、新要求，正在加快开展灾害防治体系和能力现代化建设。随着国家民用空间基础设施中长期发展规划的实施，我国将构建形成具有国际先进水平的国家民用空间基础设施体系，以卫星遥感为代表的空间技术将成为国家灾害防治体系现代化建设的重要支撑手段。未来卫星减灾合作应以空间技术在风险监测中的应用为重点，强化和拓展合作机制建设，支持全球减灾目标评估与实现，积极开展和大力推进空间防灾减灾应用国际合作，合作共赢，协力推动我国灾害防治，也为全球减灾和人类可持续发展贡献中国智慧与方案。