【十年祭】遥感，地震监测评估的有力支撑工具
以下文章来源于中科院之声 ，作者王福涛
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我国地震灾害的遥感调查和评估一直备受关注。从20世纪60年代中期对邢台地震区进行单一的黑白航空摄影，进行不同比例尺的地震灾害制图，到现在采用不同分辨率、不同传感器、不同时相的卫星和航空遥感技术获取地震灾情信息，经历了50年的快速发展，我国遥感技术应用于地震灾害调查和评估及地震研究取得了巨大进步。
我国首次地震灾害航空遥感是在周恩来总理决策下开展的工作。1966年3月，在河北省人口稠密的邢台地区先后发生了6.8级、7.2级和6.7级强烈地震。由于3次强烈地震叠加的破坏效应，使地震区房屋倒塌特别严重，数以百计的村镇化为废墟，数万人伤亡。周总理在视察地震灾区后，决定调用空军飞机采用航空方法开展邢台地震的地震灾害调查。随即对地震区开展了共17条航带的航空摄影，并将这一任务交给中国科学院组织队伍完成。
此次地震灾害航空调查体现了遥感快速、准确和大面积覆盖的技术优势，相关成果为抗震救灾决策和地震灾区的恢复重建提供了重要可靠的基础信息及科学依据。同时，邢台地震航空遥感灾害调查方法，为航空遥感技术引入我国强烈地震灾害的调查评估领域积累了经验，为后续在我国发生的强震调查提供了一种迅速、高效的技术手段和方法。
1991年“地震灾害的遥感快速调查评估”首次列入国家“遥感技术应用研究”科技攻关。中国科学院与国家地震局联合承担了此项研究，通过研究所建立的“地震灾害的遥感快速调查评估系统”提高功效10倍，并在1999年我国台湾地区的7.6级地震中首次应用。
中科院遥感地球所科研人员在使用星载雷达卫星图像分析此次地震的构造背景基础上，通过对比分析震前和震后第二天的高空间分辨率卫星图像，提取地震灾害信息，并在“地震灾害遥感与 GIS 监测评估技术系统”的支持下，快速生成地震高烈度包络线，通过地震灾害定量模型统计出不同高烈度区内的主要地震灾害及数量指标。
此次地震灾害的卫星遥感监测评估，打破了以往只能采用航空方法监测评估地震灾害的限制，仅用两天时间就完成地震灾害及地震高烈度信息的提取，编写出《台湾南投7.6级强烈地震震害卫星遥感监测评估报告》，为应用卫星图像信息进行地震灾情的快速评估奠定了重要基础。
近二十年来，国家和不同部门针对地震监测评估中的遥感技术研究的应用列入很多专项。遥感技术在历次重大地震灾害发生后，都冲在了救灾一线，以直接、快捷、全面的方式了解灾情，减少救灾的死角，提高救灾的效率，为抗震救灾工作提供了坚定的科技支撑。
2008年5月12日汶川8.0级地震发生后，构建了空、天、地一体化的抗震救灾“天眼”。中科院遥感地球所利用高分辨率卫星数据发现唐家山堰塞湖对人民的生命财产危害极大。这引起国家高度重视，决策采取紧急措施，避免了更大损失。后来，两架遥感飞机紧急开展灾情监测，累计飞行227小时。无人机遥感首次应用到灾害调查和抗震救灾。依托震区这些高分辨率数据，科研人员上报了百余期报告，并向十几个国家部委实施数据共享。
汶川地震发生后，从2008年5月14日首次飞行到6月8日完成最后一架次飞行，两架航空遥感飞机共飞行40多架次，达200多个飞行小时，达到灾区的全范围、多密度覆盖。图为光学遥感飞机的飞行覆盖情况。
从航空遥感图像分析得知，位于东经103度5分58.18秒，北纬31度5分36.27秒（汶川县草坡乡）的一个屋顶上发现“SOS700”的红色标记。这幅航空遥感影像使得当地民众得到及时救援。
2010年4月14日玉树7.1级地震发生后，遥感技术再次发挥很大作用。在我国地震灾害监测历史上首次实现了当天灾情航空遥感监测。同时，中国遥感卫星地面站迅速处理了玉树灾区灾前卫星遥感数据，并向国外卫星组织申请了灾后玉树地区雷达及光学卫星数据，为国家各行业及部门抗震救灾决策提供数据支撑实施共享。
提供的卫星遥感数据包括地面站接收的灾前、灾后美国 LANDSAT-5、法国 SPOT-5全色和多光谱、印度 RESOURCESAT-1、加拿大 RADARSAT-2等卫星数据，有力地支持了国家和相关部门的救灾决策工作。
科研人员利用航空遥感影像，制作了震区三维影像图
2013年4月20日，四川省雅安市芦山县发生7.0级地震。地震发生108分钟后，遥感飞机携带光学遥感器从绵阳机场起飞，奔赴灾区。当日下午13时40分，获取了覆盖主要震区的0.6米高分辨率影像数据。16时，第一批航空遥感数据从四川传回北京，科研人员做出芦山县、宝兴县和邛崃市的灾情监测初步结果，同时数据分发至14个部委35家单位，为雅安地震应急救援提供重要的科技保障。
这是目前航空遥感在重大地震灾害发生后应急响应与共享服务的最佳案例。
四川省芦山县震后航空影像图
2017年8月8日，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公里。地震发生后，中科院遥感地球所当晚第一时间启动灾害应急响应预案，开展了震前历史数据查询和灾后数据编程获取等一系列的灾害应急监测响应工作，并及时将灾前/灾后多源遥感数据和灾情遥感监测评估报告共享给抗震救灾业务部门和救援一线，充分体现了中科院“科技救灾、创新为民”的服务宗旨。
九寨沟地震滑坡及道路损毁监测
在上述应急任务中，遥感技术发挥了重要的基础支撑作用。一方面长时间序列的历史存档遥感数据为灾区资源环境状况评价提供了客观的依据，另一方面灾后现场不断更新的灾情遥感监测成果，又有力地保证了评价数据的及时更新和完善，最终确保了专项评估的实效性和科学性。
遥感技术还在灾后恢复重建中发挥了重要作用，尤其通过 “资源环境承载能力评价”工作，为地震灾后恢复重建规划编制和重建工作奠定了重要基础。
在由中国科学院牵头的汶川地震、玉树地震、芦山地震等历次重特大地震灾害资源环境承载能力评价专项评估中，以高分辨率卫星和航空遥感为重要监测数据源，结合基础地理、水文地质和社会经济等资料，科研人员对重建区土地利用状况、地震次生地质灾害分布及易发性、地质条件适宜性、居民区分布格局、基础设施支撑能力、用地条件适宜性、水资源适宜性、生态环境、资源开发适宜性等指标进行了综合分析，从而确定可承载的人口总规模，提出重建分区类型及范围。
地质灾害对结古镇建成区影响的遥感影像分析
此外，遥感技术在我国近十年重大地震灾害灾后恢复重建规划的实施动态监测方面已经起到重要的作用。
中科院遥感地球所依托中国遥感卫星地面站和航空遥感飞机等国家空间基础设施，有效地开展了汶川地震、玉树地震、芦山地震以及鲁甸地震灾后恢复重建规划实施动态监测研究工作，实现了定时、定性、定位、定量监测与评估，并将结果及时报告和反馈，取得了良好的社会效益，并在地震灾后重建决策的科学化、信息化的道路上取得了宝贵的经验。
汶川地震映秀震中纪念地遥感监测
近年来，我国遥感技术飞速发展，包括高空间、高时间和高光谱在内的高分辨率卫星已经成为卫星遥感的发展趋势，形成了我国全天候、全天时、全球覆盖的对地观测能力。伴随着遥感资源的日渐丰富，特别是天空地一体化协同监测和高效应用关键技术的快速发展，遥感技术在我国地震应急监测、震害有效防御、地震恢复重建应用等方面将发挥更加重要的作用。
不仅如此，多年来，遥感在全球范围内应对洪水、林火、干旱、沙尘暴、冰雪、地震、滑坡、泥石流等灾害中都发挥了重要作用，已经成为全球防灾减灾乃至经济社会发展不可或缺的信息支撑。如何基于我国遥感技术的发展，建立可系统观测、可连续发展、可协调合作、可有效服务的遥感防灾减灾体系，应当成为科技界与政府决策管理部门的共同目标。
【新华网】中科院：汶川地质灾害活跃度降低 堰塞湖风险基本消除