卫星遥感在大灾恢复重建中的应用

崔燕 聂娟

崔燕，应急管理部国家减灾中心卫星遥感部副研究员。2009年获中科院西安光学精密机械研究所光学工程博士学位，长期从事空间技术减灾应用工作，主持国家发改委产业化项目1项，科技部重点研发计划专题1项，参与发改委、财政部、科技部、科工局等单位项目10余项，发表学术论文20余篇，参与编制国家标准2项，图集1部。

前言

遥感，即“遥远的感知”，是各种非接触、远距离探测和信息获取技术的统称。卫星遥感是采用人造卫星作为平台，利用搭载的可见光、红外、微波等探测器，通过信息感应、传输和处理，达到远距离感知的目的。自1999年10月14日中巴地球资源卫星01星在太原卫星发射基地成功发射以来，我国共发射民用地球观测遥感卫星21颗，至今在轨稳定运行18颗，卫星获取的大量、多类型遥感数据广泛应用于自然资源、交通、水利、农业、防灾减灾和应急管理、林业草原、生态环境等诸多领域，发挥着不可替代的作用。

从2013年4月26日高分一号卫星在酒泉卫星发射基地成功发射，到今年高分一号02、03、04星、高分五号、高分六号的相继顺利升空，迄今共有9颗国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统卫星在轨运行。卫星的有效运行使得我国高分辨卫星数据的自给率得到了大幅提升，卫星数据行业应用的广度和深度有了大幅拓展。

我国是世界上自然灾害最严重的国家之一，灾害种类多、频率高、强度大、灾害群发、地域分异明显，严重影响人民生命财产和国民经济的发展。在全球气候变化背景下，自然灾害风险可能进一步增大。卫星遥感因其具有灵活机动性、载荷多样性等优势，还具有监测范围广，可重复监测等特点，针对积雪、水体、植被等要素已开展了全国或区域范围的持续监测，有效地支撑了自然灾害风险预警工作。

自2008年汶川地震以来，卫星遥感在灾前风险监测、灾中应急监测中发挥了越来越大的作用，尤其是在2017年四川九寨沟7.0级地震、四川茂县特大山体滑坡、孟加拉洪涝和斯里兰卡洪涝等国内外重大灾害中，开展了针对滑坡、洪涝淹没范围、道路受损情况的遥感监测，为灾害损失评估提供了及时、准确的空间信息服务，同时也为灾后恢复重建工作提供了技术支撑。

恢复重建工作是一项复杂的系统工程，需要科学选址、合理规划和科学监管，避免发生严重次生灾害，实现灾区生态恢复重建，保证灾区经济社会持续健康发展，卫星遥感发挥了不可替代的作用。随着我国民用遥感卫星观测手段的多样化和卫星数量的日益增加，灾后恢复重建遥感监测的体系和服务内容从最初的探索发展到了现今的不断完善。

遥感监测体系和内容

1997年12月29日，我国颁布了《中华人民共和国防震减灾法》，它是我国第一部规范全社会防御与减轻地震灾害活动的基本法律，汶川地震后进行了修订，其中第六章第六十六条规定“特别重大地震灾害发生后，国务院经济综合宏观调控部门会同国务院有关部门与地震灾区的省、自治区、直辖市人民政府共同组织编制地震灾后恢复重建规划报国务院批准后组织实施；重大、较大、一般地震灾害发生后，由地震灾区的省、自治区、直辖市人民政府根据实际需要组织编制地震灾后恢复重建规划”。依此，2008年汶川地震、2010年玉树地震、2013年芦山地震、2015年鲁甸地震、2017年九寨沟地震等均形成了各自灾后恢复重建规划，明确了相关政府部门在灾后恢复重建中的责任和任务，规范了政府主导下的恢复重建活动全过程，是科学、依法、统筹、有力、有序、有效地推进灾后恢复重建工作的重要依据，同时也是利用遥感技术开展大灾恢复重建动态监测的依据性文件。恢复重建总体规划内容一般包含灾区概况和重建基础、总体要求和重建目标、重建分区和城乡布局、乡村居民住房、公共服务设施、基础设施、生态环境、特色产业、支持政策和保障措施等。

一般重大自然灾害恢复重建规划中明确目标，要求“用三年时间完成恢复重建任务”。规划要求的时间内恢复重建规划是否顺利完成，进度情况如何，可以利用卫星遥感动态监测的优势来开展。由于卫星遥感受到观测方向、空间分辨率等因素的制约，并不能对总体规划中的全部内容开展动态监测，目前仅对城乡居民住房、公共服务设施、基础设施等设施的重建情况进行遥感监测，以及对生态环境、耕地等恢复情况开展了初步的遥感监测，这些遥感监测内容关系到灾区群众基本生活条件和公共服务，灾区的生产条件、生态环境，是提高灾区的防灾减灾能力、建设更好的美丽新家园的主要恢复重建内容，同时也是评价恢复重建规划落实情况的重要指标。因此，基于恢复重建的总体规划内容和卫星遥感监测手段和能力，我们梳理形成了初步的卫星遥感恢复重建监测体系（表1）。主要包括城乡居民住房、公共服务设施、基础设施、生态环境、耕地等五部分内容。

表1 卫星遥感恢复重建监测体系

在遥感恢复重建监测体系框架下，利用卫星遥感技术可以定期开展灾区恢复重建情况监测，结合地面调查和网络舆情，能够实现客观、直观地分析恢复重建规划的实施进展情况，对恢复重建成果起到决策支持作用。

（一）城乡居民住房重建监测

重建监测的城乡居民住房一般包含农村居民住房和城镇居民住房等。重建城乡居民住房一般包含原址重建和异地重建。基于新建房屋的空间分布特征和房屋的纹理特征，综合利用灾中、灾后高分辨率光学遥感影像，结合网络舆情或者地面调查结果，对集中安置住房重建施工进度和完成情况开展动态监测。

（二）公共服务设施重建监测

重建的公共服务设施一般包含教育设施、医疗卫生设施和文化体育设施等。基于学校、医院、体育馆、图书馆等公共服务设施的纹理特征和空间分布特征，综合利用灾中、灾后中高分辨率光学遥感影像，结合网络舆情或地面调查结果，对公共服务设施的重建进度及完成情况开展动态遥感监测。

（三）基础设施重建监测

重建监测的基础设施一般包含交通设施、水利设施和市政实施等。基于道路、桥梁、待处置堰塞湖等的纹理特征，综合利用灾中、灾后的中高分辨率光学遥感影像，结合网络舆情或者地面调查，对基础设施的恢复和重建进度及完成情况开展动态监测。

（四）生态环境和耕地恢复监测

重建监测的生态环境包括自然保护区、森林和草原等。基于森林、草地的光谱特征、空间特征，综合利用灾中、灾后的中分辨率光学遥感影像，结合网络舆情或者地面调查，对生态环境、耕地的恢复情况开展动态监测。

除此之外，不同的重大自然灾害的恢复重建内容具有各自的特点，比如：青海玉树地震灾区人口中少数民族比重达到97%以上，其中藏族比重达到93%，拥有丰富的民族文化遗存，地域特点明显，城乡居民住房重建中包含农牧民住房的恢复重建。因此，利用遥感技术开展大灾的恢复重建监测，在框架体系之外，需要根据具体的灾害特点开展具有针对性的遥感监测。

图1 江苏盐城龙卷风冰雹特大灾害灾后动态重建遥感监测（孔荡安置点）

典型案例

（一）江苏盐城龙卷风特大灾害房屋重建监测

2016年6月23日下午15时许，江苏省盐城市阜宁、射阳等地出现强雷电、短时强降雨、冰雹、雷雨大风等强对流天气，局地遭龙卷风袭击，阜宁县新沟镇等地出现34.6米/秒（12级）大风，射阳海河镇等地出现27.9米/秒（10级）大风。此次灾害造成盐城市阜宁县、射阳县4.6万人受灾，99人死亡，846人因灾住院治疗，3万人紧急转移安置，1.8万间房屋倒塌，3.8万间不同程度损坏。灾害发生后，党中央、国务院和江苏省委、省政府对灾后恢复重建工作进行了一系列决策部署，灾情基本稳定后开始部署房屋恢复重建工作。江苏省阜宁、射阳共建设集中安置区20处，其中阜宁县16处，射阳县4处。

我们利用2016年12月31日、2017年3月11日、2017年6月27日、2017年12月7日和2018年4月19日高分一号、高分二号卫星对龙卷风恢复重建区孔荡集中安置点的房屋重建进度开展动态监测（图1），从图中可以看出，灾后6个月内集中安置点工程开工，9个月内集中安置点完成结构封顶，12个月内完成主体建设。后续增加了集中安置点内道路、绿化等相关配套工作。

（二）九寨沟7.0地震生态环境和道路恢复监测

2018年8月8日21时19分，四川省阿坝州九寨沟县（北纬33.2度，东经103.82度）发生7.0级地震，震源深度20千米，震中距离九寨沟县城35千米，距九寨沟核心景区5千米。震后发生多次余震，截至8月12日8时，中国地震台网共监测到余震总数29.3次，其中4级以上3次，3.0～3.9级26次，最大余震4.8级。截至11月统计，地震造成阿坝藏族羌族自治州九寨沟县、若尔盖县、松潘县和绵阳市平武县21.66万人受灾，29人死亡，1人失踪，8.88万人紧急转移安置；5500余间房屋严重损坏，7.1万间一般损坏；直接经济损失80.43万元。

2017年11月，四川省政府正式印发了《“8·8”九寨沟地震灾后恢复重建总体规划》，包含恢复重建的现有基础、总体要求、空间布局、生态环境修复保护、地质灾害防治、景区恢复提升和产业发展、基础设施和公共服务重建、城乡住房恢复重建和保障措施等九部分内容。要求三年内基本完成保护自然遗产地生态环境、科学保护受损自然遗产点、恢复受损林草植被生态环境修复保护任务，形成“一核、两中心、三轴线、多点联动、整体提升”的发展格局。

我们利用灾中2017年8月16日高分一号卫星影像和灾后2018年3月1日高分一号卫星影像（图2），对九寨沟景区五花海和熊猫海间道路恢复情况遥感监测。从图中可以看出，灾后6个月时间内道路已经恢复通行。熊猫海和五花海西侧滑坡区域植被已经部分恢复。后续还将利用卫星遥感数据开展持续监测。

图2 九寨沟景区五花海和熊猫海间道路恢复情况遥感监测

结束语

灾后恢复重建关系到灾区群众的切身利益和灾区的长远发展，意义重大、影响深远且任务艰巨。卫星遥感技术一方面可以实现对大灾恢复重建总体规划实施情况进行客观评价，成为灾区恢复力和资源环境承载力评价手段之一，对恢复重建开展后效评价；另一方面能够对恢复重建规划编制的技术体系和规程提出建议。目前，利用卫星遥感技术开展恢复重建监测处于起步阶段，后续应不断丰富监测手段和方法、完善监测体系和内容，优化监测内容的表现形式，更好地服务于决策支持。