第五章 衛(wèi)星遙感技術(shù)與防震減災

衛(wèi)星遙感技術(shù)與防震減災1.防震減災工作對衛(wèi)星遙感技術(shù)的需求分析1.1地震災害的危害地震突發(fā)性強，破壞力極大，1949年以來，我國因地震死亡近30萬人，傷殘近百萬人，倒塌房屋1000多萬間，直接經(jīng)濟損失數(shù)百億元。目前，隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模擴大和社會財富的積累，地震損失呈上升的趨勢主要原因是:(1)城市化進程的加快，使災害對城市的影響更加廣泛。(2)城市對生命線系統(tǒng)的高度依賴，生命線系統(tǒng)對地震災害的高度易損性，使得城市抵御災害的能力降低。(3)減災能力建設滯后于經(jīng)濟的快速發(fā)展，主要表現(xiàn)在:減災工程建設不能滿足國民經(jīng)濟快速發(fā)展的需要；災害信息共享水平較低；災害評估技術(shù)和手段相對落后；災害預警能力和應急能力急待提高。1.2減輕地震災害工作的現(xiàn)狀地震預報是尚未攻克的世界性技術(shù)難題，地震預報在短期內(nèi)難以發(fā)揮巨大的減災效益。目前，我國的抗震設防水平較低，國家也不可能在抗震設防上花費太多，因此，在地震發(fā)生后，快速獲取震情，正確有效地進行救災決策，是最經(jīng)濟而又最有效地減輕災害損失的手段。破壞性地震發(fā)生后，目前得到較為可靠的災害損失評估結(jié)果一般需要1周時間，這個時間對急需獲得救助的災區(qū)來說實在是太長了。1.3防震減災工作對衛(wèi)星遙感技術(shù)的需求分析以上所述的地震災害的特點決定了實現(xiàn)高效減災工作必須做到：

(1)隨時監(jiān)測各地發(fā)生的地震災害;(2)在地震災害發(fā)生前，對可能發(fā)生的災害規(guī)模、災害重點地域以及災情發(fā)生、發(fā)展的趨勢進行預測，運用GIS等技術(shù)提出輔助決策方案，為各級政府和地震或災害管理部門制定防震減災對策提供依據(jù);(3)一旦發(fā)生強烈地震災害，對震情和損失進行快速評估，并結(jié)合其它手段，進行精確評估，為緊急救援、安置和救災以及重建工作提供符合災區(qū)情況的第一手資料，以便爭得時間，最大限度地減輕災害?？焖佾@取和傳遞地震災害信息是減災工作的一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。遙感圖像具有快速、全面、客觀、直觀的特點，衛(wèi)星圖象獲取手段越來越容易，同一地區(qū)圖象重復獲取周期越來越短，圖象質(zhì)量精度越來越高，費用越來越低。因此，衛(wèi)星遙感技術(shù)能夠在防震減災中發(fā)揮重要的作用。2衛(wèi)星遙感技術(shù)應用于防震減災工作2.1主要衛(wèi)星情況簡介目前，能夠獲取衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的有陸地資源衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、雷達衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等，這些衛(wèi)星因其參數(shù)及運營方式的差異，并不都適用于防震減災工作，這里僅作選擇介紹。2.1.1陸地資源衛(wèi)星陸地資源衛(wèi)星主要是以探測陸地資源為目的的衛(wèi)星。目前正在運行的陸地衛(wèi)星有6顆，主要的探測器為多波段掃描輻射計，地面分辨率為5～30m,部分技術(shù)參數(shù)如表1所示。

隨著陸地衛(wèi)星的發(fā)展，其分辨率(包括空間、時間、光譜分辨率)和遙感平臺的性能不斷提高。如印度IRS-1D衛(wèi)星的地面分辨率為5.8m，其側(cè)視功能可保證獲得覆蓋周期為5天的5.8m分辨率、70km幅寬的影像;SPOT-4可獲取地面目標的立體像對。中國資源1號備用星于2001年發(fā)射，資源2號也于2003年發(fā)射，其分辨率為5m.在今后3年內(nèi)陸地衛(wèi)星的地面分辨率將提高到2.5～5m.2.1.2雷達衛(wèi)星雷達衛(wèi)星采用主動微波遙感方式，能夠穿透云、霧、雨、雪，具有全天候工作能力，獲取與地表物質(zhì)的幾何結(jié)構(gòu)、反射特性等粗糙度有關(guān)的特征。利用差分技術(shù)可以獲得地殼形變信息，利用相關(guān)分析來處理地震前后同一地區(qū)的雷達圖像可確定建筑物破壞情況。雷達衛(wèi)星系列主要有RADRSAT,ERS-1/2,JERSSAR等。其中以加拿大的RADARSAT最具有代表性。歐空局定于2000年發(fā)射ENVISA衛(wèi)星，加拿大預定于2001年發(fā)射RADARSAT-2aR魔AD脅AR豪SA憂T-1可以禮通過切選擇昏工作里模式樸和控奸制成穴像幅彩寬為售用戶灰提供招7天倉的重淹復觀牢測。RA嶄DA廣RS須AT乞--禍2的地碼面分葵辨率檢為3m，美國考“研陳究發(fā)質(zhì)展實止驗室應”(RD波L)已向言政府米提出窮發(fā)射堪和運矩營1m分辨絮率的蘿商業(yè)掌化雷蒙達遙源感衛(wèi)曠星。給隨著確高分援辨率屑雷達染衛(wèi)星惱商業(yè)赴化的為發(fā)展尤趨勢那，包粗括我怨國在杜內(nèi)的叨世界悅各國患在本襯世紀浪初有躁望獲示得高羞分辨怕率的偉雷達雕衛(wèi)星木遙感翼圖像餐。2.騰1.樂3高草分辨?zhèn)ヂ市l(wèi)嘴星美國益于1隆99存4年御允許抽其私踏營公柱司擁崇有和殲經(jīng)營印分辨何率為lm的遙混感衛(wèi)值星。枕此后詳，美婚國商島業(yè)衛(wèi)有星公陰司開亭始制勉造高析分辨落率衛(wèi)濕星。炮美國韻近期設已經(jīng)楚發(fā)射驕3顆午高分鈔辨率妥衛(wèi)星娘((Ea慣rl睡yB申ir悠d,Qu壓ic馳kB刪ir擴d,Ik鞭on綠os),但只愧有Ik基cz榮ir塌os衛(wèi)星蜻于1縮慧99拼9年付9月盆24銅日發(fā)橫射成攝功。揭南非晨的Gr欄ee租nSat絹-槳O卻1衛(wèi)星駁(1線99賺8年欠)也皂發(fā)射救失敗倘，Ik切on難os衛(wèi)星挺為太霜陽同忠步衛(wèi)煮星，擋全色丈波段土分辨車率為lm綢，多光時譜為得4波稼段，緣瑞分辨忠率均面為4m，一般傲幅寬討為1苗3km單,可獲階取立牛體像友對。美國口正在謹韓國搖建立帝衛(wèi)星警地面姑接收鵲站，佛將負盒責Ik柜on脅os等衛(wèi)輛星數(shù)鄰據(jù)的葵接收以和亞值洲地鋸區(qū)數(shù)將據(jù)的向分發(fā)喪。Ik跑on霉os數(shù)據(jù)頓的分剩發(fā)速認度非寫?？焖]，最周快可慢在數(shù)惠小時表內(nèi)提塊供給淚用戶燙。將要培發(fā)射娛的高鏈分辨挎率衛(wèi)副星包雹括美委國的Or刮bV膜ie矩w-鴉3衛(wèi)星均(1約～2m分辨另率的準全色腳波段懲和4m分辨教率的僚多光就譜波萍段)搏、Qu專ic爸kB益ir扛d-項2衛(wèi)星綱(lm分辨響率的廈全色伍波段捏和4m分辨桌率的抱多光怨譜波顫段)清、lk祝on隸os-亡2衛(wèi)星愈，還澤有以辯色列乎的ER干OS項目莊計劃朱的8撞顆高姓分辨絮率衛(wèi)級星(久0.懶82研～渴1.毀8m分辨率)喉、日隊本的AL披OS衛(wèi)星勝韓國嬌和泰鋪國都桐將準遞備發(fā)何射自武己的蓋衛(wèi)星品。我國盟將發(fā)備射較反高分隊辨率侮的減起災衛(wèi)聽星群挑(2聰00葬3～河20介04襖年)混，為界此，陳有必禿要在喪防震落減災噴工作古中對糧震后蝴遙感芹圖象嬌獲取罰的時勇效性參和空逼間分表辨率易及其得它技亮術(shù)所際必須垮滿足非的要玻求進暖行分季析。高分產(chǎn)辨率學衛(wèi)星威幅寬蔑小，倘通常佳都具昌有側(cè)犬視能步力。濟盡管謠如此倚，單舍顆衛(wèi)療星仍葵不能打滿足色地震費災情唉的快劣速獲刺取要曉求。及因此絡，從急衛(wèi)星涂遙感謀技術(shù)姻的發(fā)蠻展趨萍勢來沃看，妖采用壯多顆仇衛(wèi)星軟，利痛用衛(wèi)屢星群拒效應員，未及來3秩～5銀年內(nèi)儉，在礦幾小捏時～際24植小時是內(nèi)重絹復獲執(zhí)得災櫻區(qū)遙奧感圖欲像是寧可能際的。2.森2可稿用于例減輕鴨地震仿災害炸的衛(wèi)免星分乒析目前憂已在基空中氣運行稱的可講用于未減輕鼠地震元災害帆的衛(wèi)縱星已術(shù)統(tǒng)計鉤在表褲3中徑。據(jù)陣調(diào)查皺了解焰，將信要發(fā)敲射的墓可應統(tǒng)用于英震害份評估蔬的衛(wèi)窩星已袍統(tǒng)計栗在表搜4中勒。綜合納分析食，應明用衛(wèi)鄭星遙牢感技展術(shù)于晶防震切減災顯領域英主要新可能刊包括磨如下兄幾方卻面的答工作姿:(1撓)活吼動斷局層及稀地震德破裂叨帶調(diào)怒查:供主要飯調(diào)查礎與分從析活利動斷帝層的垂幾何死特性拍、構(gòu)犁造地始貌等寧，這象對圖脖象分鋒辨率垂要求赤不高懼;(2厘)房哄屋破角壞調(diào)癢查:肝分析阿單個垂房屋匠和房冠屋群鬼的破欲壞情嫌況，堤要求拜較高盲的圖鞋像分強辨率鍋(<饑6m)嫁;(3魯)生命搶線工駁程破狼壞調(diào)妥查:好分析惡公路愁、鐵亡路、似橋梁拾、通襲訊設業(yè)施等灰的破嘗壞情擺況，普要求識較高粥的圖籃象分吃辨率徑(<叉10m)辰;(4理)地殼貧形變儉調(diào)查椅:利煤用差涂分In仗SA名R技術(shù)攀獲取棵同震奸形變對，分焰析同印震形搭變的凈空間株變化魯，初希步確棟定宏湯觀震枕中位拖置，灑這里志主要熊應用先雷達因衛(wèi)星每;(5村)次破生災曾害調(diào)乳查:甩確定扇各種綁次生訓災害凡，如途水災喊、火貓災等競，不貫同的草災種恢對圖喬象分宋辨率素及傳蒙感器旦的類危型有昌不同覺的要呈求，渡如火顧災要津求紅賄外波奏段。常，各房屋征破壞省嚴重豬的地旅區(qū)相奪關(guān)性乞較差辱，而吐未破急壞的咽地區(qū)恐相關(guān)設性相抹對較咸高，帶因此敲通過食比較莖房屋浴區(qū)域秧的相幣關(guān)系碌數(shù)，竊可以際建立緩房屋懸破壞起的定口量指山標系膏統(tǒng)。權(quán)這里慶遙感資圖象勿的分超辨率將可以蛋較低姻，既腦可以慈使用削陸地叢衛(wèi)星敬，也窄可以域使用蜂雷達眼衛(wèi)星化。利亞用雷刪達衛(wèi)逗星地遲震前參后建嗎筑物在的相勉干性穩(wěn)及后始向散輝射特艱性的封變異株來評夾估建恭筑物腎的損鬧失具眉有十妥分精菌確的腐結(jié)果色。目前顏，幾棕乎沒胸有高免分辨丘率的榜衛(wèi)星謙遙感我圖象擠庫，包但隨征著高婆分辨軍率遙灑感衛(wèi)昨星的皆不斷次發(fā)射感上天脫，建己立高搭分辨美率遙補感圖熱象庫捕將逐債步成破為可幅能，者在條帳件逐彩步成剪熟后滅，建撓立全需國1棵50患個大偵中城昨市的位高分裕辨率受遙感近圖象壓庫，救對震粗害評語估帶駁來便甘利。(2其)多爭參量愚統(tǒng)計刻分析父及其忍它模談式識虛別方姥法遙感躺圖象濃上的附房屋結(jié)建筑疊具有別特殊診的幾德何特哪性，喇如由峰點、腰線、段面構(gòu)董成，刮交角紀為直態(tài)角，靈有陰副影相捕隨，辯幾何戲結(jié)構(gòu)奧規(guī)則樸。具蠻有某拿一方戰(zhàn)向的蹦軸對裳稱性典，建皮筑物托頂?shù)拇u灰度播較周野圍環(huán)舟境大嗚，一延旦房蓬屋遭謠到破溫壞，駝這些筍特性述也相植應地效發(fā)生歇某些乒變化循?？捎^利用哄一些砍提取荷圖象尸特征往結(jié)構(gòu)維的算笛法以慶提取猛參數(shù)閑，為森提高阻分類斤的精亞度，掀通常峽需要線進行誘參數(shù)龍組合紅，不霉同的江參數(shù)封組谷攝能夠麻刻劃誦不同格類型咳的建奮筑物守或不驚同破驢壞類朵型的售建筑愁物。其它觀模式賭識別們方法謠，如擾自組著織神情經(jīng)樹右模型凍、層培次分記析模丙型、查模糊跪聚類仗模型古和小描波理稀論都故可應拐用于漏震害轉(zhuǎn)遙感箏影像坊的模鉛式識運別。通常松要建瞎立大職量的固震害膚樣本定圖象立。(3鈔)波嗓譜分泛析方銅法破壞助房屋寫的波焰譜特勾性較艘破壞畏之前功有較昏大的如變化淡，破種壞地燒區(qū)的個光譜棉發(fā)射謊強度隙較高現(xiàn)，因透此可身通過煉波譜擱分析政來確參定房偏屋的云破壞猾程度閃。需要拔建立歐不同腦類型暖的建清筑物揚波譜何特征同曲線役，通用常采蒜用波納譜測帶量方脊法。鞠高光惡譜衛(wèi)諷星遙謊感數(shù)鉆據(jù)將蚊能極俱大地仇方便向我們義獲取狗震區(qū)固房屋幕的波奧譜信原息，天從而采確定屯目標津房屋雙的破鐘壞程包度。2.嚷3.佛5次棟生災衫害雷達義圖象鏈可以柿有效蚊地識影別水炸體，丈紅外肢波段稍對火華災信轎息較企為敏骨感。栽遙感縱圖象適的分巴辨率銀可以泰較低抹，用薪于觀演察次毅生災決害是緒十分罰方便而的。3應堵用于逝防震湊減災乓工作漲的未愁來衛(wèi)螺星遙舅感的星需求屑設計隨著添國民振經(jīng)濟畫的發(fā)垮展和處人民袋生活并水平珠的不豈斷提遺高，澇人民確對減參災的蜓期望公和要越求不場斷提延高，洞減輕翁地震底災害肺工作掙將遇遺到前踐所未遺有的腔壓力啄和挑戰(zhàn)戰(zhàn)。存使用鍛最新狀的衛(wèi)很星遙絕感技猛術(shù)是漢今后牲發(fā)展陜的必窩由之舒路，尤也只擔有這忍樣才芳能最翠大限降度地野減輕憶地震奧災害順。對于希自然級災害圾，特哥別是芝地震椒災害音的觀莊測，席除有束空間救分辨德率的拌要求摘以外揪，還蔥要能月在較蒜短的裂時間樓內(nèi)對沒一個求地方亂進行逼重復夕觀測懼，不少同的鳥自然糞災害京具有落不同令的要石求。肚經(jīng)初疫步分賣析，鎖用于膝地震甩災害須的衛(wèi)道星遙飼感分須辨率圓要求沃在5m以內(nèi)馬，時愧間分腰辨率憶要求秘盡量亞高，桿通常級要求久每天泉能重附復2局次。焰目前蝦，我疤國衛(wèi)丈星遙鋒感技閃術(shù)水引平還被比較虧落后楚，遠闖