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卫星助阵 迎击风雨

2021-10-20曲向芳

卫星应用 2021年9期
关键词:救灾灾区河南

入汛以来,我国多地因台风和强降雨引发内涝、洪水、泥石流等自然灾害。在防汛减灾工作中,卫星遥感、卫星通信、卫星导航紧急驰援,提升了防汛监测预警的精准度和抢险救灾的时效性,增强了汛期防洪、抗台风的安全保障能力,在防灾减灾中发挥了重要作用。

一、遥感卫星密切监测

多源遥感卫星对洪涝灾区进行的动态监测与分析,为灾区灾情评估、抢险救援和灾后重建提供了监测保障和决策依据。

1.汛情动态监测

自7月19日开始,河南等地持续遭遇强降雨,郑州、鹤壁、新乡等城市发生严重内涝,一些河流出现超警水位,个别水库溃坝,防汛形势十分严峻。

风云系列气象卫星第一时间获取了灾区卫星观测资料,为气象服务提供数据保障。利用地球静止轨道的优势,风云四号A星(FY-4A)对台风“烟花”进行了持续监测,并对河南灾区进行了重点观测。7月21日的增强红外云图(图1)显示,在河南省中东部、山东省西南部的强对流云团正在发展,受低层东南气流水急流和太行山脉抬升作用影响,在云团西南部持续产生强对流,造成当地极端暴雨天气。图2中蓝色色调为冰云,其中圆球状蓝色的冰云对应旺盛发展的强对流云团云顶,这些云团位于河南,表示该区域降水剧烈。风云四号B星(FY-4B)启动快速成像仪的1分钟频率区域观测模式,将监测区域对准河南省及周边区域,实时监测河南及其周边区域云系变化情况。

图1 FY-4A卫星红外增强图像(7月21日3:00)

图2 FY-4A卫星多光谱合成图(7月21日13:45)

为支援河南各地连续特大暴雨洪涝灾害抗洪抢险,国防科工局重大专项工程中心紧急启动应急响应机制,紧急调用高分三号(GF-3)、高分六号(GF-6)等卫星开展应急成像。至7月22日,安排卫星成像4次,获取灾区有效数据5景,将受灾区域遥感影像第一时间提供给卫星用户方,协助相关部门对灾情进行分析研判和状态评估,为救灾提供可靠数据支持,高效发挥了航天应急信息支持作用。图3为高分三号卫星于6月9日、7月20日获取的郑州地区影像对比,可见郑州北侧黄河北岸部分被淹。

图3 GF-3卫星获取的郑州地区影像对比

为应对河南强降水和“烟花”台风带来的洪涝灾害,海丝一号卫星采用3m条带模式对河南省郑州、新乡、鹤壁、安阳,河北省邯郸、邢台等区域进行观测,获取5600km的合成孔径雷达(SAR)影像。图4是海丝一号卫星7月25日拍摄的河南省卫辉、浚县境内的柳位坡蓄滞洪区SAR影像图。海丝一号还根据“烟花”台风过境路径进行跟踪,重点对浙江省宁波、杭州和安徽省宣城、马鞍山等地区进行观测。

图4 海丝一号卫星柳位坡蓄滞洪区SAR影像图(7月25日12:57)

2. 开展灾情评估

7月以来,从海洋一号C/D(HY-1C/1D)卫星海洋水色扫描仪图像分析发现,河南省大部分区域连续数日被密实的云层覆盖,7月20日河南郑州发生严重内涝。

从7月24日HY-1D卫星海洋水色水温扫描仪发现,河南省局部晴空,从海岸带成像仪图像可看到黄河、卫河、洪河以及贾鲁河部分河段状态,与7月5日HY-1C、7月9日HY-1D获取的图像相比,各河段水体变化明显,灾前的卫河、贾鲁河、洪河在图像上显示就只有一条曲线,现在显示是很宽、很长的一条大河或一片大湖,其中卫河在淇县段宽度达9km,可见洪涝严重。

7月26日HY-1D卫星海岸带成像仪覆盖河南全省,大部分区域晴空,与7月24日图像相比,卫河、洪河水位有所下降、面积有所减少,贾鲁河以及泄洪区受淹区域十分明显。

7月27日HY-1D卫星图像显示卫河部分河段水体面积继续减小,同时观测到第六号台风烟花登陆后的云系已经到达河南省东南部,受其影响,河南防洪形势依然严峻(图5)。

图5 HY-1C/1D卫星卫河遥感影像图

二、卫星通信快速响应

抗洪抢险,通信先行。应急通信车、卫星电话、无人机……自河南暴雨袭击以来,许多高科技救援设备都派上了用场。

1. 应急通信车

7月20日,中国卫通及所属鑫诺公司紧急配合中国移动河南分公司调用优质卫星资源及2辆移动应急通信车、4个超级基站,全力支持防汛救灾救援工作。7月21日,中国卫通为江苏消防紧急调配数台灵巧型卫星便携站,协助恢复救灾现场通信,并紧急调配中星6A卫星资源,对现场通信提供24小时重点保障。同期,郑州某有线电视台因暴雨造成节目源供电机房进水,影响节目播出和正常供电保障。中国卫通对上述节目进行重点监测,为及时传递灾情动态、准确发布受灾情况提供通信保障。针对灾情,紧盯天气情况变化,并及时通过大波束平台发布雨衰预报,随时响应帮助用户优化配置网络和终端。7月23日,受灾严重的河南省鹤壁市浚县卫河出现决口,通往外界的道路全部损毁,电力、通信中断,与外界失去联系,村民正常生活受到严重影响。鑫诺公司紧急协调中星6A卫星资源和卫星通信传输设备,积极调试卫星应急通信传输链路,配合若森公司为新华社河南分社“卫河决堤合拢进展直播”提供了稳定的卫星通信保障工作。

2.卫星电话

暴雨突如其来,医院万人转移困难,常规联系方式失灵,卫星电话关键时刻起到重要作用。郑州大学第一附属医院河医院区全部断电,数十台手术被迫中断,ICU里众多病人失去设备支持,急需转移到新的治疗地点。紧要关头,中国电信河南公司在河医院区紧急开通天通卫星业务,全力保证医院转移调度卫星通话畅通,患者及时安全转移。

在此次抗洪救灾工作中,中国电信卫星公司紧急投入100台天通卫星电话、20部海事卫星电话、20部欧星卫星电话、1部卫星数据终端驰援河南灾区,为协调救灾工作提供了保障。多个信号中断地区的群众也通过卫星电话报平安。

7月25日,第6号台风“烟花”在浙江省舟山普陀沿海登陆。在河南抢险中发挥“及时雨”作用的天通卫星电话是此次抗台应急通信保障的主要利器。浙江全省约1.2万台天通电话完成开机、注册、拨测工作。“烟花”来袭后,浙江电信又交付了2000多部天通卫星电话到抗灾一线,甚至一些沿海的村庄都已经用上天通。

3.无人机

此次河南特大暴雨,很多县市道路阻断、停水停电,尤其是地面通信基站和设备浸水失灵,导致局部通信全部中断,而且灾区覆盖面积大、分布范围广,可视化程度低,给灾情处置和人员搜救都带来极大困难。

在救援行动中,多型无人机迅速投入使用,表现亮眼。7月21日,应急管理部紧急调派中国移动翼龙大型长航时无人机应急通信系统,保障河南灾区通信。翼龙2H型应急救灾无人机穿越多省抵达米河镇通信中断区,搭建起空中应急通信平台,定向恢复50km的移动公网通信和15000km的音视频通信网络,打通了应急通信保障生命线。该系统利用大型固定翼无人机搭载中国移动无线通信基站,通过中国移动应急通信覆盖模型算法,采用4G/5G通信技术,通过卫星传输,提供全天24小时应急通信保障方案,完全摆脱地面供电、通信回传的束缚,可快速打通指挥中心与指定区域之间的通信,有效减少灾区人民群众的生命和财产损失。

为解决电力照明系统不稳定问题,郑州使用系留无人机配合应急车辆,持续24小时滞空作业,提供了1km范围视频安全监控、2000~3000m夜间照明应急保障,协助救援人员连夜组织行动。

在应急救援方面,指挥中心利用无人机开展昼夜间大范围巡查和监视,掌握洪水受灾面积和实时数据,搜索地面需要救援的目标,发送目标实时图像与坐标位置,引导地面力量,大幅提升救援工作的效率和质量。同时,物流无人机投放医疗和生活物资,从空中开辟紧急通道,为群众解决物资短缺问题。

在灾害评估方面,无人机开展了大范围地理信息搜集,采集指定区域遥感影像,向指挥部门提供灾后数字正射影像,用于查看受灾位置、地面房屋倒塌、道路断裂、堵塞等情况,帮助指挥部快速精确完成灾情评估(图6)。

图6 翼龙无人机获取的河南省荥阳市西冯沟村道路淹没情况图像

三、北斗系统高精定位

防灾减灾是北斗应用最为典型和突出的领域之一。作为北斗特色服务—厘米级定位、毫米级感知的高精度能力可以提供科技减灾支持。

7月19日以来,连续的极端强降雨天气致使河南巩义发生严重洪涝灾害。巩义多处次高压燃气管线被雨水冲出,暴露在外。紧要关头,千寻位置联合合作伙伴河南省拓普北斗测绘科技有限公司火速利用搭载北斗高精度定位的无人机高效完成暴露管线的巡检,依托千寻位置建设的北斗地基增强系统“全国一张网”,无人机快速获得厘米级高精度定位服务,按照指定的管线路线实现精准飞行,拍摄了大量带有高精度时空标签的视频和照片(图7)。

图7 搭载北斗高精度定位的无人机拍摄的管道隐患点

随后上千张照片导入至千寻位置自研的云端3D高精度实景重建平台—千寻云图,对重点区域的燃气管道进行三维建模,精细化还原隐患管线情况。26日,抢修人员就快速发现了疑似十几处管线风险点,包括挡土墙坍塌、表面裂缝、地面塌陷、管道裸露悬空等,随后快速制定抢修救灾方案。

在争分夺秒的救灾现场,千寻位置第一时间提供了精准的视频和影像与三维实况,帮助现场极大提高救灾效率,为救灾保障工作提供了科学依据,赢得了宝贵时间。

极端强降雨导致河南一些地区通信信号一度中断。为更好地支援前线救援工作, 7月22日,河南省测绘工程院CORS管理中心紧急开通了免费的北斗高精度定位信号接口,全省247座北斗卫星导航定位基准站除部分站点因灾受损外,系统整体运行良好,为正在灾区救援的无人机、车辆等提供免费的、高精度位置服务,满足无人机飞行、车辆导航等需求。

科技凸显力量。卫星技术可以提升防汛监测预警决策的精准度和抢险救灾的及时性,能更大程度保障人民群众生命财产安全。以卫星技术为代表的科技手段在应急救援方面的应用越来越广泛,在国家防灾减灾救灾及安全生产中的地位越来越重要。重器在握,守护安澜。入汛以来的防汛救灾行动在卫星的应急支援和密切配合下,进一步提高了救援效率,保障了人民群众的生命财产安全和灾后恢复。

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