四川长宁6.0级地震应急处置中新兴遥测技术的应用

王立娟 唐尧 马松 尹恒 王志军 刘欢

前言

2019年6月17日晚22时55分，四川省长宁县双河镇附近发生里氏6.0级地震，震源深度16公里，地震烈度VI度区及以上区域总面积为3058平方千米。地震造成13人遇难，宜宾市长宁县、高县、珙县、兴文县、江安县、翠屏区6个县区房屋不同程度地受损。

6月17日23时，四川省安全科学技术研究院迅速启动二级响应，成立长宁地震应急处置工作组，其中包括综合协调小组、灾害监测小组、灾情评估小组、专家支持小组和宣传报道小组，震后4小时，灾情监测小组6名技术人员携5架无人机、3台高性能移动图形工作站、1套RTK、2台三维激光扫描仪等精良装备，奔赴长宁地震灾区开展现场工作（图1）。

本文以这次地震应急现场工作为例，介绍了以低空无人机遥感与高分卫星遥感为代表的新兴遥测技术的特点与优势，以及基于该技术开展四川长宁6.0级地震震后灾区重点受灾村镇判译、危化企业安全应急跟踪监测及矿山安全状态应急监测等应急处置，分析了震后灾区受灾人口分布与灾损应急评估，结果表明新兴遥测技术在突发地震或重特大地质灾害应急处置中效果较好，具有较好的应用推广价值。

新兴遥感测绘技术

近年来新兴遥感测绘技术发展迅猛，特别是低空无人机与国产高分卫星技术的日新月异，助推与丰富了新兴遥感测绘技术领域扩容与发展。新兴遥感测绘技术具有响应时间短、直观形象、分辨率高、监测范围大的优点，其对助力突发重特大灾害灾情监测、地质灾害隐患排查及灾后应急救援起着举足轻重的作用。

图1 长宁地震灾区现场

（一）低空无人机遥测技术

低空无人机遥测技术是以获取高分辨率数字影像为目标，以无人驾驶飞机为平台，飞行高度较低，以高分辨率数码相机为传感器，并通过3S技术系统集成应用来获取地面一定范围内的遥感正射影像与点云的一种遥感技术。其技术优势有：①灵活机动、受空中管制与气候影响较小、安全性较高；②可低空作业、地面分辨率高，可避免建筑物或高山遮挡；③成本较低、操作简单；④影像获取周期短、效率高。

2019年6月18日，我们采用了低空无人机（飞马D200和F1000），针对双河镇、龙头镇等重灾区域设计了6条航线，高度380～500米，航向重叠度80%，旁向75%，地面分辨率9厘米，获取了灾区航片1800余张和16.2平方千米区域的正射影像与地表模型（图2、图3），为指导灾区现场震后应急处置、科学救灾提供了重要的决策依据。

图2 长宁地震灾区低空无人机数据获取现场

（二）高分卫星遥测技术

图3 长宁地震灾区低空无人机获取现场照片及正射影像地图

近年我国陆续发射了多颗国产高分辨率对地观测遥感卫星，其中在民用领域应用较多的有高分一号、高分二号、高分三号及高分四号等，国外也有WorldView（美国）、SPOT-6（法国）、Sentinel-1A/1B（欧空局）及 ALOS-2（日本）等，高分遥测技术兼有“空间分辨率高”“相机数量多”“中分辨率遥感视场大”“多载荷影像拼接融合应用”等优点。目前所获取影像空间分辨率已经达到米级或更高，对灾区地物识别及灾情分析具有重要作用，可用于评估震后灾损（居民聚居点）和灾后次生灾害（滑坡、崩塌等）隐患排查。受客观条件（数据获取性、灾区天气）局限，本文选取灾前的高分二号卫星2018年3月9日的高分遥感数据与无人机航摄数据进行了对比。

震后应急处置分析

地震发生后，在最短的时间内启动应急响应，并开展应急处置分析，对减少灾区地震损失及应急救援、减少灾区人员生命财产损失意义重大。本节将从震后灾区重点受灾村镇判译、震后灾区危险化学品企业安全应急跟踪监测及震后灾区金属非金属矿山安全状态应急监测三个方面，展开对长宁地震后灾区应急处置的分析。

（一）震后灾区重点受灾村镇判译

长宁地震发生后，第一时间掌握震中位置，并判定重灾区涉及的重要乡镇、村庄空间分布，对科学指导震后应急抢险救援、救灾物资与人员调配意义重大。我们结合灾区地形、地震烈度、距震中距离、宜宾各区县行政区划及灾区救灾反馈照片等资料，完成了震后灾区重点受灾乡镇与村庄判译（图4），结果表明灾区重点受灾乡镇约58个，受灾情况较严重的乡镇有长宁县的双河镇、龙头镇、硐底镇、花滩镇及珙县的底洞镇、珙泉镇、巡场镇、仁义乡、孝儿镇等9个，其中以震中附近的双河镇灾情最重。同时为提高应急救灾处置的针对性，结合灾区应急指挥前线反馈，初步判译出6个村寨（自然村，具体有鱼池村、红旗村、坝底村、店子榜、白岩村及石垭村）为震后灾区重点受灾村，优先保障救援力量开展人员施救、物质配给及次生隐患排查等。

图4 震后灾区重点受灾村镇判译图

（二）震后灾区危化企业安全应急跟踪监测

危险化学品企业主要是指从事生产、储存、使用、经营、运输化学品的企业，涉及易燃易爆、有毒有害及有腐蚀特性，对人员、设施、环境造成伤害或损害的化学品，企业在生产储运过程中建有诸多圆形、方形、柱形罐体等重大危险源，易于通过遥感影像进行跟踪监测。

宜宾全市共有34家危险化学品企业，涉及重大危险源成百上千，长宁6.0级地震及其余震势必对危化企业内的诸多危险源造成潜在安全隐患。本次应急依据危化企业与经验地震烈度范围、震中位置间的空间位置关系，共判译出珙县中正化学工业有限公司等5家危化企业可能因地震受灾，评估地震可能构成的安全生产隐患大小、整理名录后及时上报四川应急管理与行业监管部门，同时组织专家对震后灾区重点企业开展重大危险源应急安全隐患排查，隔2～3小时汇报一次排查结果，跟踪监测企业安全现状，最大限度地保障灾区危化企业的减灾救灾与安全生产秩序。

（三）震后灾区矿山安全状态应急监测

地震对矿山的破坏主要表现在造成矿山生产设施损坏、矿山人员伤亡、因震缺水断电、交通中断及震后次生地质灾害、矿山生态环境破坏等。因此，震后第一时间掌握震中与重灾区生产矿山空间展布，结合地震烈度分布快速分析提取因震受损或可能因震受损矿山名录，及时开展矿山安全状态应急监测，同时报送应急管理决策部门与矿山企业，可辅助应急部门调拨人员物资运赴受灾矿山开展应急抢险救援，提醒矿山企业及时开展抗震救灾与应急安全生产隐患排查等工作。

图5 震后灾区金属非金属矿山空间分布图

受震后资料获取难易性、时效性等因素影响，本次应急主要选取金属非金属矿山开展震后灾区金属非金属矿山安全状态应急监测。金属非金属矿山是指除煤矿、煤系硫铁矿以及与煤共生、伴生矿山、石油矿山以外的所有矿山。长宁地震所处的宜宾全市共有230多家金属非金属矿山。结合灾区震后地震烈度分布特征，共解译分析出97家矿山可能因震受损，其中9家（尾矿库1家，采场8家）距离震中较近（图5），建议作为重点企业，运用无人机、高分卫星、新兴遥测技术等开展震后灾情分析、灾损评估、重大危险源、次生地灾隐患排查等应急工作。

震后灾损评估分析

（一）震后灾区受灾人口应急监测

对震后灾区受灾人口的应急监测，主要借鉴之前九寨沟地震后的“震区人口热力图”经验，以全国人口分县乡统计数据为基础，对长宁地震灾区采用格网划分，统计各格网人口分布数量，结合经验推测的地震烈度分区空间展布特征，运用GIS空间分析功能进行统计。分析结果表明，震后灾区受灾人口主要分布在长宁县南部、珙县北部、兴文县西北部及江安县南部地区等多个区县（图6），估算受灾人口约13.4万人，其中长宁县受灾人口约9.2万人，珙县1.3人受灾。受灾情形包括房屋倒塌导致无居所（图6）、牲畜死亡或财产损毁造成的经济损失、地震诱发次生地质灾害造成异地避险搬离及交通通信电力中断造成出行生活不便等。

图6 震后灾区受灾人口应急监测图及人口受灾情形（房屋倒塌）示例

图7 震后灾区重要场镇灾损分析

（二）震后灾损应急评估分析

本次长宁地震，距离震中最近的乡镇为双河镇与龙头镇，地震对其造成破坏较大，伤亡最重，因此震后灾区灾损应急评估重点以这两个乡镇为例。通过对比震后（2019年6月18日）震中灾区（双河镇、龙头镇）低空无人机航摄影像和震前高分二号遥感影像（2018年3月9日）及部分灾区现场反馈照片（2019年6月18日）资料，运用计算机自动与人机交互方式，开展震后灾损解译与应急评估分析，共完成震后震中灾区因震损毁房屋数量、受灾面积及潜在地质灾害隐患等，共解译双河镇、龙头镇因震受损房屋537处，受灾房屋面积约106300平方米，地震触发地质灾害隐患11处（图7），预估经济损失5300万元。

双河镇位于长宁县东南部，距离震中最近（仅为4.6千米），受地震破坏最大。该镇总体地势较为平缓，镇内分布有大量木结构老屋及部分砖结构房屋，有钢筋混凝土圈梁、构造柱的结构房屋占比不大。灾损应急分析共解译双河镇房屋(居民)受损集中区12个，房屋受损点335处，其中损毁点46处，损坏点127处，损伤点162处，受灾面积77080平方米，发现地震次生地质灾害隐患点2处。双河镇内受损房屋多为木结构老屋，次为砖结构房屋，木结构老屋均建于20世纪七八十年代，建筑年代久远，房龄较长，建筑质量较差，抗震能力较弱，本次震后伤亡人员多为此类房屋造成；镇内砖结构房屋抗震能力虽略高于木质老屋，但在此次地震中也造成了一定的人员伤亡与财产损失。另外，龙头镇也离震中较近，受灾也较重，龙头镇共解译房屋(居民)受损点202处，其中损毁点21处，损坏点88处，损伤点93处，受灾面积29276平方米，发现因震次生地质灾害隐患点9处，与双河镇类似，龙头镇受损最严重的房屋也为木质结构老屋。

总结与思考

通过这次地震应急处置，可以发现以无人机低空航摄与高分遥感卫星为代表的新兴遥测技术具有大范围、快速及时、高分辨率的优势，作为防灾减灾救灾的重要技术手段之一，在震后灾情跟踪分析、灾损评估、重大危险源安全监测次生地灾隐患排查方面有很大应用前景和空间。但工作过程中也发现了以下几个方面需要改进。

（一）提高基层应急处置能力

重大灾害发生后，应急排查任务重、工作时效性要求高、应急处置需求广、应急救援难度大，亟须建立跨行业、多领域的地震与地质灾害应急处置专业队伍。由于地震与地质灾害应急排查、救援、抢险等应急处置工作职责刚刚划入各级应急管理部门，基层异常薄弱，应急人员队伍、装备建设和资金投入严重不足，应急处置能力明显不够，所以难以应对四川严峻的灾害形式和复杂的应急局面，建议采取集中轮训、网络远程教育、“订单式”培训、实训演练等多方式开展应急救援培训；推动以基层为重点的常态化、实战化灾害应急演练，提高基层人员工作能力；通过配置应急通信指挥车、单兵图传系统等方式从人员、装备等方面提升基层应急处置能力。

（二）加大地震等突发灾害基础数据储备与共享力度

地震的发生往往是很突然的，本次应急处置中暴露出震后灾区遥感影像、地形等基础数据积累不足，致使不能在震后第一时间（1小时）内提供应急处置专题图件以辅助救灾。建议加大省域大范围低空间分辨率遥感数据、地形（DEM、河流水系、道路桥梁、居民地）、行政区划（省市县级）、地震（地震烈度、历史地震）、地质（大型地质断裂构造）、地灾（历史地灾隐患点）、人口（分布、密度）、矿山、危化企业等基础数据的储备共享，保障应急处置中各部门的数据支撑。

（三）梳理完善应急专题产品优先原则

总结本次地震应急处置工作经验，还开展地震与地质灾害应急处置响应机制研究，根据震/灾后响应时间的先后分别制作相应的应急专题图件（震/灾后1小时、震/灾后4小时、震/灾后8小时、震/灾后16小时、震/灾后7天、震/灾后30天），用于不同的应急决策支撑。应急专题图件制作总体应遵循“先区域后局部，先重点后细节” “先粗后细”原则。优先提供大区域灾害地理位置分布、涉及威胁对象等图件，先提供地震烈度、影响人口等图件，后提供村镇级受灾图件、余震等次生灾害图件。应急处置保障图件刚开始不可能面面俱到，因此前期提供图件应是初步、简洁的，甚至允许少许错误，后续不断完善改进。

（四）完善应急指挥平台和轮值制度

结合现有省市县三级应急通信指挥系统，完善省级与地市州级地质灾害应急指挥平台功能，探索研发应急处置辅助决策软件，实现灾情速报、快速出图、灾情智能分析研判、智能指挥等功能。具体包括结合灾区既有数据，准确分析灾害等级、影响范围、受灾面积人口及经济损失等情况，通过灾情现状和救援环境的智能关联，实现灾后灾情智能研判、救援人员物质自动匹配优化及救援路线智能规划分析。同时建议各级应急管理部门建立健全保障应急常备人员制度，重要岗位实行AB岗，以轮班形式，保障应急突发情况下内（编图）外（数据采集）业应急处置工作能正常开展。

（五）规范应急预案编制、引导公众参与减灾

对省内地震与地质灾害高发易发区，应开展市州级应急预案和手册编制，优化调整应急预案体系顶层设计，修订《四川省地震与地质灾害应急预案》、完善市县两级地震与地质灾害应急预案和手册编制，规范应急预案编制程序；充分利用广播、电视、报刊、网络等媒体，多形式开展灾害应急救援宣传活动，向社会公众普及逃生避险基本技能，提升应急情况下自救互救能力。

总而言之，各级应急管理部门及各技术支撑服务单位应秉承“抓关键少数”“举纲张目”原则，立志做合格的应急管理事业“守更人”，兼具“预防为主、应急为标、安全为本”的价值观，以预防为主导，提高防范意识和责任意识；以应急为利器，化解、消除、减轻灾害风险与灾害损失。