遥感技术在地震灾害监测与救灾减灾中的应用.doc

遥感技术在地震灾害监测与救灾减灾中的应用工业技术SC_卜NCE&lEOINOL0GY.匝圆遥感技术在地震灾害监测与救灾减灾中的应用张淼(1河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000;2.河南省科学院地理研究所河南郑州450052)摘要:我国是一个震灾/ffi(,i国家,准确预报地震的发生,监测灾情的发展,科学制定救灾方案,成为有效地开展防震减灾工作首先要解决的重大问题.遥感技术可在地震发生后快速地获取地震区遥感图像,为震后速报灾情,快速评估地震损失,救灾减灾决策提供依据.本文重点讨论了遥感技术特点及其在地震灾害篮测与救灾战灾中的应用,提出国家要尽快建立遥感应急工作机削,保证遥感技术在受害发生时发挥最大作用.关键词:遥感技术中图分类号:TP79地震灾害监测救灾战灾文献标识码:A文章编号:1672-3791(2008)I2(b)一008902我国处在世界两个最活跃的地震带上,地震活动频度高,强度大,震源浅,分布广,是一一个震灾严重的国家.随着我国经济持续高速发展,城市化进程的加快,使灾害对城市的影响更加广泛,损失上升的趋势.l976年7月28日唐山7.8级大地震,使+鹰I百万人口的叶】等城市毁于一旦,死亡14万多人.l999午9月21口台湾集集7.6级大地震造成2329人死亡,各种建筑物倒塌9909栋,灾民32万,财产损失92亿美元.2008年5月l2日,四川汶川发生了8.0级大地震,造成69000多人遇难,l8000多人失踪,地震造成的直接经济损失达8451亿元人民币.因此,准确预报地震的发生,监删灾情的发展,科学制定救灾方案,成为有效地开展防震减灾工怍首先要解决的重大题.遥感技术是本世纪6O年代蓬勃发展起来的一1j新兴的综台性探测技术,它是在航空摄影的基础卜发展起求的.近几年来.随着代物理学,空间技术,电子技术和计算机技术,信窟,科学,环境科学等的发展.遥感技术已成为一?种影像遥感和数丰遥感相结合的先进,实用的综合性探测手段.被r泛f用1:农业,林-lk,地质,地理海洋,水文,气象,环境监测,地球资源勘探瞍军事f察等各个领域.采用遥感技术nr住地震发生后快速地获取地震区遥感像,根据嵌害分类分级标准及其影像模掣快哒处理,判读图像,确定极震区位置,欠范吲,吉观地震烈度分布,建筑物_鞫1向琦物破坏溉况,急需抢修的工程设施等,以f更为震后速报灾情,快速评估地震损失,救灾减定决策提供依据.1遥感技术及其技术系统11遥感技术的基本原理地面的侄何物体部具有反射,吸收,透及辐射电磁波的特性.由于每一种物体的物理和化学特性以及入射光的波长不同,它们对入射光的反射率也不同.各种物体对入射光反射的规律叫做物体的反射光谱.遥感探测正是将遥感仪器所接受到的目标物的电磁波信息与物体的反射光谱相比较,从而可以对地面的物体进行识别和分类,这就是遥感所采用的基本原理I.12技术系统现代遥感技术是以先进的对地观测探测器为技术手段,在距离地物几公里到几百公里,甚至上千公里的飞机,飞船,卫星上,使用光学或电子光学仪器(称为遥感器)接受地面物体反射或发射的电磁波信号,并以图像胶片或数据磁带形式记录下来,传送到地面,经过信息处理,判读分析和野外实地验证,对目标物进行遥远感知的整个过程.它主要包括以下四部分.(1)信息源.信息源即遥感需要对其进行探测的目标物.任何目标物都具有反射,吸收,透射及辐射电磁波的特性,当目标物与电磁波发生相互作用时会形成目标物的电磁波特性,这就为遥感探测提供了获取信息的依据.(2)信息获取.遥感信息获取是遥感技术系统的中心工作.信息获取是指运用遥感技术装备接受,记录目标物电磁波特性的探测过程.信息获取所采用的遥感技术装备主要包括遥感平台和传感器.其中遥感(工作)平台是指装载传感器进行遥感探测的运载工具,如飞机,人造地球卫星,宇宙飞船等.按其飞行高度的不同可分为近地(面)工作平台,航空平台和航天平台.传感器是用来探测目标物电磁波特性的仪器设备,收集和记录地物电磁辐射(反射或发射)能量信息的装置,如航空摄影机,多光谱扫描仪和成像雷达等.它是信息获取的核心部件.(3)信息处理.信息处理是指运用光学仪器和计算机设备对所获取的遥感信息进行校正,分析和解泽处理的技术过程.信息处理的作用是通过对遥感信息的校正,分析和解译处理,掌握或清除遥感原始信息的误差,梳理,归纳出被探测目标物的影像特征,然后依据特征从遥感信息中识作者简介:张淼,33岁,河南理工大学在读硕士,工作单位是河南省科学院地理研究所.别并提取所需的有用信息.(4)信息应用.遥感信启,应用是遥感的最终目的.遥感应用应根据专业目标的需要,将遥感信息作为地理信息系统的数据源,供人们对其进行查询,统计和分析利用,以取得较好的社会效益和经济效益.2遥感技术应用于防灾减灾领域的必然性21感测范围大,数据具有综合性遥感探测能在较短的时间内,从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测,并从中获取有价值的遥感数据.这些数据拓展了人们的视觉空间,综合地展现了地球上许多自然与人文现象,宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布,真实地体现了地质,地貌,土壤,植被,水文,人工构筑物等地物的特征,全面地揭示了地理事物之间的关联性,为人们研究地面各种自然,社会现象及其分布规律提供了便利的条件.例如,一-一幅陆地卫星TM图像可反映出34225平方千米(即185kin185km)的景观实况.我国全境仅需500余张这种图像,就可拼接成全国卫星影像图.因此,遥感技术为宏观研究各种现象及其相互关系,诸如区域地质构造和全球环境等问题,提供了有利条件.2.2动态监测,数据更新周期短遥感探测能周期性,重复地对同一地区进行对地观测.人们可通过不同时相取得的资料及像片进行对比,分析和研究地物动态变化的情况,发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化.同时,研究自然界的变化规律.尤其是在监视天气状况,自然灾害,环境污染甚至军事目标等方面,遥感的运用就显得格外重要.例如,4/5的陆地卫星每l6天即可对全球陆地表面成像一遍,气象卫星甚至可每天覆盖地球一遍.因此,可及时地发现病虫害,洪水,污染,火山和地震等自然灾害发生的前兆,为灾情的预报和抗灾救灾工作提供可靠的科学依据和资料.科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION891CHNOL0GYlNFORMAT10N3遥感技术在地震灾害监测与救灾中应用的发展历程3.1概况遥感技术应用到地震灾害信息的获取最早开始于国外.早在1906年GR劳伦斯利用风筝成功拍摄美国旧金山8.3级地震的震后灾情,标志着人类利用遥感技术记录地震灾害信息的开始.20世纪6O年代在日本,美国,加拿大,印度,新西兰,泰国等国航空遥感被广泛的应用于地震灾害调查中.航天遥感以前因为分辨率等各种原因很少直接用于地震灾害调查中.但是随着遥感技术的发展,20世纪90年代以来,特别是高分辨率成像卫星的发射,利用航天遥感影像提取震害信息变的更为符合现实要求.例如,l994年的美国洛杉矶大地震,就是利用RAC/INFO进行灾后应急响应决策支持,成为大都市利用RS和GIS技术建立防震减灾系统的成功范例.1996年日本与美国合作开始建立了基于高分辨率卫星遥感图像和GIS下的城市地震减灾决策系统.国内这方面的工作始于20世纪60年代.我国地震部门和科学院有关部门从1966年起,对邢台,海城,唐山等破坏性地震进行了航空摄影灾情调查.20世纪70年代后期,我国利用美国MSS陆地卫星资料进行地震地质研究工作开始起步,地震学家利用当时有限的卫星遥感影像资料对我国大陆内部主要构造带进行了研究,取得令人鼓舞的成果.近年来,空间信息技术受到越来越多的重视.在防震减灾领域,尤其是遥感和地理信息系统技术得到了广泛应用.九五以来,我国开展了一系列卫星遥感地震应用研究,并开始使用风云卫星等国产遥感数据开展探索性研究工作.十五期间,利用高分辨率遥感影像进行震害信息的快速提取和评估成为研究热点,在利用新的遥感数据源方面进行了有益的探索.5月12日四川汶川地震发生后,国内各遥感单位发挥技术优势,为抗震救灾提供了及时有力的科技支撑.3.2主要应用方向3.2.1震前监测预报在地震的孕育过程中,随着地壳应力的积累,能量又通常以力和热能的形式在震源及其周围地区岩石中释放和传播,引起地区局部地热场的变化.同时热量通过岩石裂隙及孔洞等传导到地面,造成地表的增温趋势.因此类似于遥感热红外辐射监测这种既有明确的物理基础又在实践中取得一定成功的震兆观测新方法,在未来的地震监测预报中最具生命力和发展性,将空间遥感,新型计算机和深部钻探等高新技术参与到地震监测预报领域将是必然的趋势.众所周知,地震预报是当今世界的科学难题,地震的成因相当复杂,目前的监测手段还很难获得准确的地震前兆信息.利用卫星遥感技术进行地震预报研究还是初步的,有不少问题有待进一步深入探索和研究.3.2.2灾后应急救援一旦灾害性地震发生,抢险救灾是减轻地震灾害的关键.卫星遥感能在宏观上反映灾情,但由于受云层遮挡等影响,分辨率不高,不能精确地反映地面情况.航空遥感的分辨率较高,并且能大范围获取影像,可以人为控制进行有针对性的航拍,快速获得极震区和高烈度区的震害信息,为震害快速评估,为抢险救灾提供快速,准确的决策依据.在边远山区,交通不便,通信中断的情况下,或是双主震型地震发生时更显示出遥感技术的优势.同时遥感对于震后次生灾害,如大型火灾,水灾动态过程的监测是十分有效的.3.2.3灾害调查评估一次大地震发生后,地震灾害的快速评估是一项极为重要的工作.将现代航空遥感或卫星遥感技术和地理信息系统技术应用于抗震救灾工作,可快速获取震后的各类信息,特别是各类建筑物,构筑物破坏的信息,提高抗震救灾工作的效率,最大限度地减轻地震灾害造成的经济损失.在天气条件好的情况下,应立即在震中区进行航空摄影测量和采集各类遥感信息I.如果天气条件不允许进行航空摄影遥感,要及时收集卫星遥感信息.在获得遥感信息后,结合灾区震前遥感影像和地形数据信息,建立在情信息的遥感解译标志,对受到地震灾害影响发生改变的城镇建筑,村庄,道路,滑坡等信息,进行图像识别和解译分析,对灾情进行分类评估,并将灾情分布图和灾情评估报告及时报送政府的抗震救灾指挥部,为各级政府进行抗震救灾方案和实施各类应急救灾措施提供依据.3.2.4灾后重建科学规划是灾后恢复重建的前提,遥感是科学规划的重要基础性工作.在灾区恢复建设中,应用数码航空摄影和激光测高系统可以快速获取三维地形数据和影像数据,通过遥感图像的宏观地址构造背景,做好灾害评估和地质地理条件,资源环境承载能力分析等基础工作,综合分析经济,社会,文化,自然等各方面因素,科学界定适宜重建和不适宜重建的区域,以及调整9O科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工业技术优化城乡布局,人口分布,产业结构和生产力布局等,为恢复重建规划提供了基本依据bJ.同时在获取全部灾区范围的灾后航空,航天遥感影像的基础上,建成灾区应急测绘基准体系,完成灾区系列影像地图制作,实施灾区城镇大比例尺地形图测绘,建立地震灾情监测与评估地理信息系统,为恢复重建提供及时,可靠,适用的科技保障.4展望防震减灾是一项系统工程,要实现这项工程的现代化离不开高新技术的支持.在两院院士大会上,胡锦涛提出耍加快遥感,地理信息系统,全球定位系统,网络通信技术的应用以及防灾减灾高技术成果转化和综合集成,建立国家综合减灾和风险管理信息共享平台,这也是摄影测量和遥感发展的方向.随着遥感(RS),地理信息系统(GIs)和全球定位系统(GPS)的一体化研究,遥感的实时性和实用性将有显着的提高,遥感在地震方面的应用将会越来越广泛.为了保障国家和人民生命财产的安全,应该在国家层面上有效整合各部门各行业的资源,科学有序地集成各种空间信息,尽快建立遥感应急工作机制,保证灾害发生时遥感技术能发挥最大作用,为国家救灾提供辅助决策信息,最大限度赢得时间,减少损失.参考文献【1】黄小雪,罗麟