□ 谢博

北京时间2015年7月11日0时28分，印度极轨卫星运载火箭-C28成功发射首批3颗第3代“灾害监测星座”——北京2号星座。它是中英太空科技合作项目之一，卫星研制由英国萨瑞卫星技术公司承担，卫星入轨后由中国二十一世纪空间技术应用股份有限公司进行任务测控、运行管理以及卫星数据的接收、数据产品的生产和相关服务的提供。北京2号卫星的分辨率可达1米，并可以执行多种不同类型影像的拍摄任务，每日都能重访预定区域，从而能有效地监测灾难等，在防灾减灾中发挥重要作用。

近些年来，在全球的各种防灾救灾活动中，由于遥感卫星、通信卫星和导航卫星具有得天独厚的优势，因而发挥了重要作用。通过灾前的预警、灾时的监控和灾后的抢救、重建，大大降低了灾害的损失。

千里眼全面监视灾情

俗话说：站得高、看得远。高高在上的遥感卫星不仅能用于及时发现灾情，而且在灾害导致很多地面系统受到冲击或破坏时，可不受任何灾害影响，进行连续、长期、大面积的观测，为评估各种灾害的风险性提供极有价值的信息，从而能及时采取有效的应对措施。

气象卫星升空以来，已成功地监测了每年全球发生在热带洋面上的所有飓风和热带风暴，无一漏报。通过气象卫星资料，能详细了解台风强度的演变、环境场中其他天气系统的移动和演变以及它们与登陆台风相互作用的全过程，并且为分析和预报这种相互作用造成的暴雨强度和出现的地区提供重要依据。根据卫星云图，可预报风暴强度、移动路径、登陆时间和地点，提前发出紧急警报，从而大大减少人员伤亡和财产损失。

干旱通常是因降水异常与蒸发失衡引起的，土壤含水量的降低和作物枯萎都是干旱的反映。用气象卫星可以观测到降水异常，其中卫星上的可见光、近红外、热红外遥感器能获得土壤表面信息，微波遥感器能获得土壤深层信息。用卫星观测海表面温度、雪覆盖、云特性、风速和方向、大气温度/湿度分布、上层大气风、热低压区和厄尔尼诺现象等，可提供干旱的早期指证。用卫星遥感也可及时提供关于干旱的蔓延情况、严重程度和持续时间等，帮助决策者提出缓解措施。

通过气象卫星云图可预报降水量和强降水中心区域，特别是对人员稀少和地面气象资料缺乏地区，卫星资料能提供唯一的预报依据。用气象卫星的热红外数据，也能预测降水量，预警洪涝。在洪涝发生时，由于水体中携带有大量的泥沙，与清洁水体相比，其波谱特性会发生显著变化，所以通过卫星遥感图像可连续监测洪涝的发展变化、受灾情况，并按流域统计灾情，绘制出包括洪水淹没区域、作物淹没情况、堤坝决口、被淹村镇和设施被毁等在内的洪水泛滥区域图。

顺风耳专递灾区信息

通信卫星的优越性之一就是能不受各种自然灾害的影响，进行全天候、全天时通信，尤其是移动通信卫星，它可以为行进中的车、船、飞机等移动体和个人，以及山村、边远地区的固定用户提供通信服务，而且具有覆盖区域更广、不受地理障碍约束和用户运动限制等优势，使光纤通信相形见绌、望尘莫及。

卫星通信在救灾和其他应急通信中能发挥更大的作用。比如，灾前，能为即将发生的紧急情况报警。灾后，可为政府救灾机构提供与灾区的应急通信，并为首批赶赴灾区的人员提供通信工具；帮助受灾家庭与亲友联系，并与外界恢复通信联系；能使全世界实时了解灾区的毁坏程度和救灾情况。

如果有完善、畅通的灾情预警和直至乡村一级的灾情通信系统，使有关部门能够在第一时间内获取灾情信息，并及时开展救灾工作，能大大减少灾区的损失。常规的通信方式抗灾性差，尤其是多灾的边远贫困地区，基础通信设施薄弱，因此不能解决这一问题，从通信的可靠性、可移动性和廉价性三方面相结合考虑，卫星通信是灾害应急通信体系中必不可少的技术手段。

2008年我国四川省汶川发生地震，造成光缆断、电力断、道路断，四川、陕西、甘肃多个县市的5400多座移动通信基站受到损坏，使四川、甘肃灾区常规通信全部中断。另外，由于郊区道路、电力等基础设施严重受损，通信设施的抢修也遇到了巨大困难，加上大雨不停，更是雪上加霜。这时卫星移动终端立下了汗马功劳，它在第一时间把汶川当地灾情传递出去，并在整个抗震救灾期间都起到了重要的通信保障作用，广泛用于救灾工作指挥、协调、组织，确保了灾区信息及时反馈。

北斗星定位通信全能

在紧急救援上，基于“北斗”卫星导航系统的导航定位、短报文通信以及位置报告等功能，已实现全国范围的实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务功能，极大地提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。2008年汶川地震时，震区通信中断，中国卫星定位应用管理中心为救援部队配备了1000多台“北斗”用户机。“北斗”的短报文功能让救援部队和指挥部的联系保持顺畅。地震造成了2000余座水库受到不同程度的损坏，然而，当地仍然余震不断，人工勘测十分危险，采用无人值守的“北斗远程自动数据采集系统”代替人工值班便成为了最佳的方式。

我国将“北斗”技术与井下监测技术相结合，实现了对井下瓦斯浓度、风机转停等关键参数的实时监测，数据流从矿井口的监测站（PC机+“北斗”用户机），通过“北斗”卫星导航系统数据链路传送到“北斗”卫星运营服务平台，经平台转发，通过有线或无线网络传到各级监测中心，实现了对矿井瓦斯、风压和设备工作状态等数据的远程监测，为我国煤矿安全生产提供了一种有效监测监控手段。

由于“北斗”可实现全国范围的无缝覆盖，具有定位、授时、短报文等功能，所以为森林防火、扑火的指挥调度提供了新的技术，有效解决了火场定位、侦察、引导扑救、后勤保障、损失评估等问题。

航天技术在自然灾害管理中的主要优势包括覆盖范围广，易于实现大区域甚至全球尺度动态信息获取与通信、导航保障；生存能力强，系统鲁棒性高，不受地面灾害的影响；效费比高，一次性投资低，系统扩展性强。其主要作用包括：提供全球范围内的长期观测和感知手段，为灾害机理研究、灾害预报和防灾救灾提供技术支持；为灾害救援提供灾区信息获取、救灾指挥通信和导航等保障；为灾后恢复重建提供地理勘察、城乡规划等遥感服务支持。

小卫星星座有大作用

虽然用遥感卫星监测灾害非常有效，但由于成本、技术等方面的原因，目前卫星对于灾害监测的支持还远远不能满足实际需要，尤其是对于发展中国家来说，对灾害监测和卫星服务的需求显得更为迫切。如何为经济基础薄弱的发展中国家提供专业、有效、全天候的卫星灾害服务，是一项急需解决的全球性问题。

为此，英国萨瑞卫星技术公司倡导开展了一项国际合作，即建造由低成本、低轨道小卫星组成的“灾害监测星座”。优点有三：一是现代小卫具有集成度高、性能优越、成本低、应用范围广、生存能力强、发射方式灵活和研发周期短等优点；二是采用星座设计可大大提高地面监测覆盖率，缩短重访时间，其目标是实现对地球上任何地方24小时重访，为快速监测自然和人为灾害以及其他动态现象提供服务；三是采用国际合作，参与该项目的国家包括阿尔及利亚、土耳其、尼日利亚、中国、西班牙和英国等，参与各国负责各自卫星研制和发射费用，所以负担较轻。英国萨瑞卫星技术公司负责设计并建造所有“灾害监测星座”卫星，星座中的所有卫星按统一基准设计制造，但彼此间也有细微的差别；国际图像有限公司负责“灾害监测星座”的商业运行，各所属国拥有卫星并控制卫星的轨道运行。

“灾害监测星座”的特点是：地面分辨率高，可提供更多的灾害细节；采用新型相机，在不增加卫星质量和星上电能消耗的前提下，使卫星扫描面积相当于已有其他商业卫星能力的10倍；重访率高，可对突发性灾害（如火山喷发、地震等）进行观测；成本低，前两代星座每代只相当于一颗普通遥感卫星花费的一半，却能够基本满足灾害监测预报所需的高质量、全天候及重复观测时间短的要求，并使得有的发展中国家第一次拥有了属于自己国家的卫星；国际合作广泛，进一步分担了有限的卫星制造和发射费用。通过资源共享，技术互补，并集各国资金与技术之合力，可共同应对日益严峻的自然及人为灾害。

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“灾害监测星座”是世界上第一个专门用于全球灾害监测的卫星星座。其获得的遥感信息用于灾害前的灾害预测、风险评估及科学研究等，地震、火山喷发、水灾、海啸、农业病虫害、水体污染等灾害的预报及研究；积极融入已有的灾害管理信息系统，以满足全球对灾害预测、响应、警报和通信的迫切需求；为几乎所有自然及人为灾害（包括水灾、火灾、地震、火山喷发、山崩、海啸、工业污染、地区冲突甚至恐怖主义事件）提供动态遥感服务。

2008年9月6日，我国环境与灾害监测预报小卫星星座的首批卫星——环境1号A、1号B星升空。它们可获取高时间分辨率、中等空间分辨率的对地观测数据，对我国大部分地区实现每天一次重复观测，大大缓解了我国对地观测数据紧缺的局面。2012年11月19日，环境1号C星升空。它是我国首颗民用合成孔径雷达卫星，入轨后与环境1号A、1号B光学小卫星组成了“2+1”环境与灾害监测预报小卫星星座，实现了对自然灾害进行大范围、全天候、全天时动态监测，增强了我国大环境变化与灾害观测能力，形成对中国大部分地区灾害与环境情况的动态监测预报能力。

“灾害监测星座”现已发展了3代，每代都采用详查卫星与普查卫星相结合的方式。2005年上天的我国北京1号卫星是第1代“灾害监测星座”中的一颗，全色分辨率4米，用于详查，曾在汶川地震的救灾中发挥作用，我国还充分利用通过北京1号已建立的国际合作渠道，与英国等合作伙伴国联系，联合“灾害监测星座”中的多颗卫星共同获取地震灾区14.67万平方千米的数据。

第3代“灾害监测星座”中的北京2号也为详查卫星，是国家有关部门核准的民用商业遥感卫星项目，已纳入国家民用空间基础设施规划，设计寿命7年。它采用了新型卫星平台，具有高速数据下传能力，侧摆机动范围达到±45°。它运行于高度647千米的太阳同步轨道，质量约447千克，设计寿命7年。这次发射的北京2号A、B、C（也叫“灾害监测星座”3-1、2、3）卫星位于同一轨道平面，星座对地球任意位置重访周期为1天，卫星的全色分辨率1米、多光谱分辨率4米，所以同时具有高的空间分辨率和时间分辨率，很适合用于防灾减灾。项目建成后，每年提供不低于3000万平方千米的高分辨率遥感卫星数据和信息产品，可为国土资源、农业、环境、城市管理、灾害监测等领域提供空间信息支持。