跨越国界的卫星减灾机制

文/迟惑

2023 年7 月底，华北地区遭遇特大暴雨袭击，形成山洪，给人民生命财产带来重大损失。在暴雨前的预报和灾后损失评估中，中国航天科技集团及其他商业遥感企业研制的对地观测卫星发挥了重大的作用，为抢险救灾部门提供了准确的数据和重要的参考，充分体现了航天技术对于防灾减灾的重要作用。

其实在世界范围内，空间技术用于减灾已经有很长的历史。卫星居高临下可以在气象灾害发生之前观察到大气层中云、风和其他现象的发生，及时给出预警；灾害发生之后，又能够对地面积水情况、土壤含水量、道路和基础设施损毁情况进行观测。卫星运行于太空，不像地面气象站那样容易受到暴雨、洪水、泥石流的破坏，可以称得上是全天候的减灾信息员。

空间与重大灾害国际宪章

卫星减灾活动有一个非常重要的特点，就是需要国际合作。那些发展滞后、综合实力较弱的国家，没有自行发射和运营卫星的能力。所以无论从哪一个角度来看，卫星减灾的国际合作都是非常必要且具备可行性的。

自然灾害可能发生在世界上任何地方，任何一个国家在重大自然灾害面前都不可能独善其身。卫星是绕着地球旋转的，也没有任何一个国家会把自己的卫星设计成只观测自己的国土，因此，国际合作卫星减灾机制应运而生。空间与重大灾害国际宪章是各大国际卫星减灾机制当中，覆盖面最广、成员最多、卫星资源最丰富的，也是很多国际合作机制的具体落实手段。

▲ “昴宿星团”拍摄的涿州洪水灾区

宪章的发起

这个宪章是在1999 年7 月联合国第三次外空大会上，由欧空局和法国国家空间中心联合发起的，主要目标是利用空间资源，支持对自然灾害或技术灾害管理的人道主义合作。这样一个机制，很快就得到了有关国家的支持，2000 年11 月1 日宪章正式生效运行，中国国家航天局是其中最为重要的成员之一。

宪章主要的功能有两个，包括协助危机预防和支持应急响应，向遭到威胁的国家或者团体提供卫星数据，帮助他们预测和管理可能发生的危机，并且利用有关卫星数据及其分析结果和服务，来支持应急救援重建和其他灾后活动。宪章明确指出，各方应该在资源基础上开展合作；参与机制的有关航天机构和空间系统运营商应当彼此开放；如果一个国家加入了宪章，那么这个国家的政府和有关灾害应急组织可以直接申请宪章的干预。非宪章成员国可以通过成员国来间接寻求帮助。

宪章的创始机构包括以下组织：玻利瓦尔空间局、法国国家空间研究中心、中国国家航天局、欧洲气象卫星应用组织、欧空局、德国航空航天中心、印度空间研究组织、日本宇宙航空研究开发机构、韩国宇宙航空研究院、美国宇航局、美国国家海洋和大气管理局、俄罗斯航天局、英国航天局和DMC 国际成像公司、美国地质调查局、加拿大航天局、阿根廷航天局、阿联酋航天局。

宪章现有的合作机构包括以下组织：亚洲减灾中心、黑天卫星公司、穆罕默德·本·拉希德航天中心、巴西国家空间研究与发展局、联合国外层空间事务委员会、联合国卫星中心、空中客车航天与防务公司、哥白尼卫星计划、冰眼卫星公司、麦克萨尔卫星公司、行星实验室公司、萨特尔逻辑公司、亚洲哨兵组织。

▲ 宪章成员在北京举办培训活动

▲ 阿联酋航天局加入宪章

▲ 宪章成员组织召开学术会议

▲ 国际空间站上的航天员对宪章会议表示祝贺

上述国家基本覆盖了今天主要的航天强国，所以卫星资源相当丰富，几乎涉及到了当今全球所有的在轨遥感卫星，最高分辨率达到0.3 米，包括光学卫星和雷达卫星。

宪章的值班室设在欧空局，24 小时运营。值班员如果接到灾害监测请求，验证用户身份之后，如果确认是授权用户，而且灾害达到了需要干预的程度，就会通知应急执行官，由应急执行官来分析灾情和观测需求，确定需要动用的最佳卫星资源，然后把有关的观测需求提交给卫星运营机构，帮助后者制定卫星观测计划，推动数据获取处理和分析，并且把图像产品交给最终用户来实施灾害应对。一般来说，从申请到图像交付要经历两个星期左右，但有时候几天就能完成。

宪章的成就

从2000 年到2007 年，宪章机制经历了一个磨合与成熟的阶段，到2007 年基本成熟。从那以后，宪章机制每年要启动40 多次，涉及洪涝、热带风暴、强降雨导致的滑坡、雪灾、地震、火山等等。

这个宪章对中国也发挥了很重要的作用。在2012 年以前，中国的地球观测卫星数量还不多，不能够充分覆盖中国国土，而中国又是一个自然灾害频发的国家，所以在那段时间里，宪章成为中国重大灾害监测的主要信息源。

随着中国高分工程的实施，以及吉林一号、高景一号等卫星的入轨运行，目前中国对于国外卫星的依赖性已经没有那么高了，但是这也反过来为中国提供了良好的条件，利用宪章机制让国产卫星在全球防灾减灾中发挥了更大的作用，更加充分地体现了中国的大国地位和大国作用。

▲高景一号卫星与国外卫星的图像对比

中国的卫星也为宪章机制的运行作出了重要的贡献。在宪章官网的“图书馆”栏目下，列出了所有可用卫星的名字，其中有3 颗中巴地球资源卫星、3 颗高分卫星和吉林一号、吉林一号A。虽然其中一部分卫星已经寿命终结，但是它们当年拍摄的照片依然可以作为地图测绘的基础，以及具体地区历史情况的对比数据。

超越政治的宪章

需要指出的是，空间与重大灾害国际宪章,超越了国家、民族、种族和政治阵营，一直为世界各国的灾害应对机构提供敏感的卫星图像。只要宪章成员提出申请，执行机构就尽量予以满足。

这里可以举几个案例。

2004 年4 月23 日，朝鲜发生火车爆炸事件，按照朝鲜官方的说法，有150 人遇难，800 座房屋被毁，千人受伤。因为灾情严重，朝鲜非常罕见地请求了国际援助。联合国外空事务委员会作为宪章的合作机构，向宪章机制提出了申请，宪章协调了法国斯波特5 卫星，在4 月27 日拍摄了2.5米分辨率的图像，提供给朝鲜政府。

即使在俄乌冲突爆发后，俄罗斯遭到西方全面制裁的背景下，宪章还是为俄罗斯提供了服务。比如，今年8 月14 日热带风暴卡努带来的大雨导致俄罗斯远东滨海边疆区部分地区发生洪水，距离滨海边疆区首府海参崴约75 千米的乌苏里斯克镇受到严重影响。大坝倒塌，许多定居点的交通联系被切断。俄罗斯联邦应急部通过俄罗斯航天局向宪章机制提出了申请，宪章动用了加拿大雷达星星座，向俄罗斯航天局提供了数据。俄罗斯航天局根据这些数据制作了洪水地图。而在其他渠道下，加拿大是不可能与俄罗斯开展航天合作的。此外，在2022年8 月30 日，美国数字全球公司的世界观测2 卫星曾向俄罗斯梁赞州森林火灾应对活动提供了图像，由俄航天局负责制图。

俄罗斯的“老人星”也是宪章的重要值班卫星之一。2022年6月12日，老人星3A 卫星曾就索索贡省的布鲁桑火山喷发向菲律宾提供了图像；2023年2 月12 日，向土耳其地震灾区提供了图像。而这两个国家都与美国有军事同盟关系，参加了对俄罗斯的制裁。

▲ 2004 年朝鲜火车爆炸事故卫星图

▲ 宪章机制向俄罗斯提供的洪水卫星图

倾其所有的帮助

在具体的信息提供上，宪章机制基本上能够做到倾其所有。比较突出的一个案例就是，2022 年10 月委内瑞拉中部阿拉瓜州的拉斯特拉斯发生洪灾，大量工业区和农田被淹没，受灾居民超过1 万户。宪章机制接到申请之后，动用了10 多颗卫星进行观测拍摄，其中包括中国的高分三号、法国的昴宿星团卫星星座。由于委内瑞拉没有很强的卫星图像处理能力和地图绘制能力，因此实际制作地图的是阿联酋的默罕默德·本·拉希德航天中心。

▲ TerraSAR-X 雷达卫星在减灾中发挥了不少作用

2023 年7 月9 日，印度北部遭遇40 年来最大的一次降雨，造成山洪暴发。北部喜马偕尔邦、北阿坎德邦、旁遮普邦和哈里亚纳邦发布了红色警报，表明威胁级别最高。北阿坎德邦和喜马偕尔邦也发布了山体滑坡警告。德里的亚穆纳河首次超过了最高洪水位标记，水位达到207.55 米。7 月13日，印度空间研究组织申请启动宪章机制。从7 月15 日开始，宪章动用多颗卫星，包括空客公司的Vision-1 小卫星、加拿大的雷达星、美国行星实验室的PlanetScope 卫星、法国昴宿星团卫星、阿根廷NewSat 卫星、芬兰冰眼卫星、德国TerraSAR-X 雷达卫星，提供卫星图像40 组，其中以阿根廷NewSat 卫星拍摄的数量最多。具体负责地图绘制的是印度空间研究组织。这些图像显示了灾区的洪水覆盖范围，为印度政府制定应急救援计划提供了重要的依据。

▲ 昴宿星团卫星模型