衛(wèi)星助陣 迎擊風(fēng)雨

入汛以來(lái)，我國(guó)多地因臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)降雨引發(fā)內(nèi)澇、洪水、泥石流等自然災(zāi)害。在防汛減災(zāi)工作中，衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航緊急馳援，提升了防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警的精準(zhǔn)度和搶險(xiǎn)救災(zāi)的時(shí)效性，增強(qiáng)了汛期防洪、抗臺(tái)風(fēng)的安全保障能力，在防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。

一、遙感衛(wèi)星密切監(jiān)測(cè)

多源遙感衛(wèi)星對(duì)洪澇災(zāi)區(qū)進(jìn)行的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析，為災(zāi)區(qū)災(zāi)情評(píng)估、搶險(xiǎn)救援和災(zāi)后重建提供了監(jiān)測(cè)保障和決策依據(jù)。

1.汛情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

自7月19日開(kāi)始，河南等地持續(xù)遭遇強(qiáng)降雨，鄭州、鶴壁、新鄉(xiāng)等城市發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)澇，一些河流出現(xiàn)超警水位，個(gè)別水庫(kù)潰壩，防汛形勢(shì)十分嚴(yán)峻。

風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星第一時(shí)間獲取了災(zāi)區(qū)衛(wèi)星觀測(cè)資料，為氣象服務(wù)提供數(shù)據(jù)保障。利用地球靜止軌道的優(yōu)勢(shì)，風(fēng)云四號(hào)A星（FY-4A）對(duì)臺(tái)風(fēng)“煙花”進(jìn)行了持續(xù)監(jiān)測(cè)，并對(duì)河南災(zāi)區(qū)進(jìn)行了重點(diǎn)觀測(cè)。7月21日的增強(qiáng)紅外云圖（圖1）顯示，在河南省中東部、山東省西南部的強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)正在發(fā)展，受低層?xùn)|南氣流水急流和太行山脈抬升作用影響，在云團(tuán)西南部持續(xù)產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流，造成當(dāng)?shù)貥O端暴雨天氣。圖2中藍(lán)色色調(diào)為冰云，其中圓球狀藍(lán)色的冰云對(duì)應(yīng)旺盛發(fā)展的強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)云頂，這些云團(tuán)位于河南，表示該區(qū)域降水劇烈。風(fēng)云四號(hào)B星（FY-4B）啟動(dòng)快速成像儀的1分鐘頻率區(qū)域觀測(cè)模式，將監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)?zhǔn)河南省及周邊區(qū)域，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)河南及其周邊區(qū)域云系變化情況。

圖1 FY-4A衛(wèi)星紅外增強(qiáng)圖像（7月21日3:00）

圖2 FY-4A衛(wèi)星多光譜合成圖（7月21日13:45）

為支援河南各地連續(xù)特大暴雨洪澇災(zāi)害抗洪搶險(xiǎn)，國(guó)防科工局重大專項(xiàng)工程中心緊急啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，緊急調(diào)用高分三號(hào)（GF-3）、高分六號(hào)（GF-6）等衛(wèi)星開(kāi)展應(yīng)急成像。至7月22日，安排衛(wèi)星成像4次，獲取災(zāi)區(qū)有效數(shù)據(jù)5景，將受災(zāi)區(qū)域遙感影像第一時(shí)間提供給衛(wèi)星用戶方，協(xié)助相關(guān)部門對(duì)災(zāi)情進(jìn)行分析研判和狀態(tài)評(píng)估，為救災(zāi)提供可靠數(shù)據(jù)支持，高效發(fā)揮了航天應(yīng)急信息支持作用。圖3為高分三號(hào)衛(wèi)星于6月9日、7月20日獲取的鄭州地區(qū)影像對(duì)比，可見(jiàn)鄭州北側(cè)黃河北岸部分被淹。

圖3 GF-3衛(wèi)星獲取的鄭州地區(qū)影像對(duì)比

為應(yīng)對(duì)河南強(qiáng)降水和“煙花”臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的洪澇災(zāi)害，海絲一號(hào)衛(wèi)星采用3m條帶模式對(duì)河南省鄭州、新鄉(xiāng)、鶴壁、安陽(yáng)，河北省邯鄲、邢臺(tái)等區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)，獲取5600km的合成孔徑雷達(dá)（SAR）影像。圖4是海絲一號(hào)衛(wèi)星7月25日拍攝的河南省衛(wèi)輝、?？h境內(nèi)的柳位坡蓄滯洪區(qū)SAR影像圖。海絲一號(hào)還根據(jù)“煙花”臺(tái)風(fēng)過(guò)境路徑進(jìn)行跟蹤，重點(diǎn)對(duì)浙江省寧波、杭州和安徽省宣城、馬鞍山等地區(qū)進(jìn)行觀測(cè)。

圖4 海絲一號(hào)衛(wèi)星柳位坡蓄滯洪區(qū)SAR影像圖（7月25日12:57）

2. 開(kāi)展災(zāi)情評(píng)估

7月以來(lái)，從海洋一號(hào)C/D（HY-1C/1D）衛(wèi)星海洋水色掃描儀圖像分析發(fā)現(xiàn)，河南省大部分區(qū)域連續(xù)數(shù)日被密實(shí)的云層覆蓋，7月20日河南鄭州發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)澇。

從7月24日HY-1D衛(wèi)星海洋水色水溫掃描儀發(fā)現(xiàn)，河南省局部晴空，從海岸帶成像儀圖像可看到黃河、衛(wèi)河、洪河以及賈魯河部分河段狀態(tài)，與7月5日HY-1C、7月9日HY-1D獲取的圖像相比，各河段水體變化明顯，災(zāi)前的衛(wèi)河、賈魯河、洪河在圖像上顯示就只有一條曲線，現(xiàn)在顯示是很寬、很長(zhǎng)的一條大河或一片大湖，其中衛(wèi)河在淇縣段寬度達(dá)9km，可見(jiàn)洪澇嚴(yán)重。

7月26日HY-1D衛(wèi)星海岸帶成像儀覆蓋河南全省，大部分區(qū)域晴空，與7月24日?qǐng)D像相比，衛(wèi)河、洪河水位有所下降、面積有所減少，賈魯河以及泄洪區(qū)受淹區(qū)域十分明顯。

7月27日HY-1D衛(wèi)星圖像顯示衛(wèi)河部分河段水體面積繼續(xù)減小，同時(shí)觀測(cè)到第六號(hào)臺(tái)風(fēng)煙花登陸后的云系已經(jīng)到達(dá)河南省東南部，受其影響，河南防洪形勢(shì)依然嚴(yán)峻（圖5）。

圖5 HY-1C/1D衛(wèi)星衛(wèi)河遙感影像圖

二、衛(wèi)星通信快速響應(yīng)

抗洪搶險(xiǎn)，通信先行。應(yīng)急通信車、衛(wèi)星電話、無(wú)人機(jī)……自河南暴雨襲擊以來(lái)，許多高科技救援設(shè)備都派上了用場(chǎng)。

1. 應(yīng)急通信車

7月20日，中國(guó)衛(wèi)通及所屬鑫諾公司緊急配合中國(guó)移動(dòng)河南分公司調(diào)用優(yōu)質(zhì)衛(wèi)星資源及2輛移動(dòng)應(yīng)急通信車、4個(gè)超級(jí)基站，全力支持防汛救災(zāi)救援工作。7月21日，中國(guó)衛(wèi)通為江蘇消防緊急調(diào)配數(shù)臺(tái)靈巧型衛(wèi)星便攜站，協(xié)助恢復(fù)救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)通信，并緊急調(diào)配中星6A衛(wèi)星資源，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)通信提供24小時(shí)重點(diǎn)保障。同期，鄭州某有線電視臺(tái)因暴雨造成節(jié)目源供電機(jī)房進(jìn)水，影響節(jié)目播出和正常供電保障。中國(guó)衛(wèi)通對(duì)上述節(jié)目進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，為及時(shí)傳遞災(zāi)情動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確發(fā)布受災(zāi)情況提供通信保障。針對(duì)災(zāi)情，緊盯天氣情況變化，并及時(shí)通過(guò)大波束平臺(tái)發(fā)布雨衰預(yù)報(bào)，隨時(shí)響應(yīng)幫助用戶優(yōu)化配置網(wǎng)絡(luò)和終端。7月23日，受災(zāi)嚴(yán)重的河南省鶴壁市浚縣衛(wèi)河出現(xiàn)決口，通往外界的道路全部損毀，電力、通信中斷，與外界失去聯(lián)系，村民正常生活受到嚴(yán)重影響。鑫諾公司緊急協(xié)調(diào)中星6A衛(wèi)星資源和衛(wèi)星通信傳輸設(shè)備，積極調(diào)試衛(wèi)星應(yīng)急通信傳輸鏈路，配合若森公司為新華社河南分社“衛(wèi)河決堤合攏進(jìn)展直播”提供了穩(wěn)定的衛(wèi)星通信保障工作。

2.衛(wèi)星電話

暴雨突如其來(lái)，醫(yī)院萬(wàn)人轉(zhuǎn)移困難，常規(guī)聯(lián)系方式失靈，衛(wèi)星電話關(guān)鍵時(shí)刻起到重要作用。鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院河醫(yī)院區(qū)全部斷電，數(shù)十臺(tái)手術(shù)被迫中斷，ICU里眾多病人失去設(shè)備支持，急需轉(zhuǎn)移到新的治療地點(diǎn)。緊要關(guān)頭，中國(guó)電信河南公司在河醫(yī)院區(qū)緊急開(kāi)通天通衛(wèi)星業(yè)務(wù)，全力保證醫(yī)院轉(zhuǎn)移調(diào)度衛(wèi)星通話暢通，患者及時(shí)安全轉(zhuǎn)移。

在此次抗洪救災(zāi)工作中，中國(guó)電信衛(wèi)星公司緊急投入100臺(tái)天通衛(wèi)星電話、20部海事衛(wèi)星電話、20部歐星衛(wèi)星電話、1部衛(wèi)星數(shù)據(jù)終端馳援河南災(zāi)區(qū)，為協(xié)調(diào)救災(zāi)工作提供了保障。多個(gè)信號(hào)中斷地區(qū)的群眾也通過(guò)衛(wèi)星電話報(bào)平安。

7月25日，第6號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”在浙江省舟山普陀沿海登陸。在河南搶險(xiǎn)中發(fā)揮“及時(shí)雨”作用的天通衛(wèi)星電話是此次抗臺(tái)應(yīng)急通信保障的主要利器。浙江全省約1.2萬(wàn)臺(tái)天通電話完成開(kāi)機(jī)、注冊(cè)、撥測(cè)工作。“煙花”來(lái)襲后，浙江電信又交付了2000多部天通衛(wèi)星電話到抗災(zāi)一線，甚至一些沿海的村莊都已經(jīng)用上天通。

3.無(wú)人機(jī)

此次河南特大暴雨，很多縣市道路阻斷、停水停電，尤其是地面通信基站和設(shè)備浸水失靈，導(dǎo)致局部通信全部中斷，而且災(zāi)區(qū)覆蓋面積大、分布范圍廣，可視化程度低，給災(zāi)情處置和人員搜救都帶來(lái)極大困難。

在救援行動(dòng)中，多型無(wú)人機(jī)迅速投入使用，表現(xiàn)亮眼。7月21日，應(yīng)急管理部緊急調(diào)派中國(guó)移動(dòng)翼龍大型長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)應(yīng)急通信系統(tǒng)，保障河南災(zāi)區(qū)通信。翼龍2H型應(yīng)急救災(zāi)無(wú)人機(jī)穿越多省抵達(dá)米河鎮(zhèn)通信中斷區(qū)，搭建起空中應(yīng)急通信平臺(tái)，定向恢復(fù)50km的移動(dòng)公網(wǎng)通信和15000km的音視頻通信網(wǎng)絡(luò)，打通了應(yīng)急通信保障生命線。該系統(tǒng)利用大型固定翼無(wú)人機(jī)搭載中國(guó)移動(dòng)無(wú)線通信基站，通過(guò)中國(guó)移動(dòng)應(yīng)急通信覆蓋模型算法，采用4G/5G通信技術(shù)，通過(guò)衛(wèi)星傳輸，提供全天24小時(shí)應(yīng)急通信保障方案，完全擺脫地面供電、通信回傳的束縛，可快速打通指揮中心與指定區(qū)域之間的通信，有效減少災(zāi)區(qū)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)損失。

為解決電力照明系統(tǒng)不穩(wěn)定問(wèn)題，鄭州使用系留無(wú)人機(jī)配合應(yīng)急車輛，持續(xù)24小時(shí)滯空作業(yè)，提供了1km范圍視頻安全監(jiān)控、2000～3000m夜間照明應(yīng)急保障，協(xié)助救援人員連夜組織行動(dòng)。

在應(yīng)急救援方面，指揮中心利用無(wú)人機(jī)開(kāi)展晝夜間大范圍巡查和監(jiān)視，掌握洪水受災(zāi)面積和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，搜索地面需要救援的目標(biāo)，發(fā)送目標(biāo)實(shí)時(shí)圖像與坐標(biāo)位置，引導(dǎo)地面力量，大幅提升救援工作的效率和質(zhì)量。同時(shí)，物流無(wú)人機(jī)投放醫(yī)療和生活物資，從空中開(kāi)辟緊急通道，為群眾解決物資短缺問(wèn)題。

在災(zāi)害評(píng)估方面，無(wú)人機(jī)開(kāi)展了大范圍地理信息搜集，采集指定區(qū)域遙感影像，向指揮部門提供災(zāi)后數(shù)字正射影像，用于查看受災(zāi)位置、地面房屋倒塌、道路斷裂、堵塞等情況，幫助指揮部快速精確完成災(zāi)情評(píng)估（圖6）。

圖6 翼龍無(wú)人機(jī)獲取的河南省滎陽(yáng)市西馮溝村道路淹沒(méi)情況圖像

三、北斗系統(tǒng)高精定位

防災(zāi)減災(zāi)是北斗應(yīng)用最為典型和突出的領(lǐng)域之一。作為北斗特色服務(wù)—厘米級(jí)定位、毫米級(jí)感知的高精度能力可以提供科技減災(zāi)支持。

7月19日以來(lái)，連續(xù)的極端強(qiáng)降雨天氣致使河南鞏義發(fā)生嚴(yán)重洪澇災(zāi)害。鞏義多處次高壓燃?xì)夤芫€被雨水沖出，暴露在外。緊要關(guān)頭，千尋位置聯(lián)合合作伙伴河南省拓普北斗測(cè)繪科技有限公司火速利用搭載北斗高精度定位的無(wú)人機(jī)高效完成暴露管線的巡檢，依托千尋位置建設(shè)的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)“全國(guó)一張網(wǎng)”，無(wú)人機(jī)快速獲得厘米級(jí)高精度定位服務(wù)，按照指定的管線路線實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)飛行，拍攝了大量帶有高精度時(shí)空標(biāo)簽的視頻和照片（圖7）。

圖7 搭載北斗高精度定位的無(wú)人機(jī)拍攝的管道隱患點(diǎn)

隨后上千張照片導(dǎo)入至千尋位置自研的云端3D高精度實(shí)景重建平臺(tái)—千尋云圖，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的燃?xì)夤艿肋M(jìn)行三維建模，精細(xì)化還原隱患管線情況。26日，搶修人員就快速發(fā)現(xiàn)了疑似十幾處管線風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，包括擋土墻坍塌、表面裂縫、地面塌陷、管道裸露懸空等，隨后快速制定搶修救災(zāi)方案。

在爭(zhēng)分奪秒的救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，千尋位置第一時(shí)間提供了精準(zhǔn)的視頻和影像與三維實(shí)況，幫助現(xiàn)場(chǎng)極大提高救災(zāi)效率，為救災(zāi)保障工作提供了科學(xué)依據(jù)，贏得了寶貴時(shí)間。

極端強(qiáng)降雨導(dǎo)致河南一些地區(qū)通信信號(hào)一度中斷。為更好地支援前線救援工作， 7月22日，河南省測(cè)繪工程院CORS管理中心緊急開(kāi)通了免費(fèi)的北斗高精度定位信號(hào)接口，全省247座北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站除部分站點(diǎn)因?yàn)?zāi)受損外，系統(tǒng)整體運(yùn)行良好，為正在災(zāi)區(qū)救援的無(wú)人機(jī)、車輛等提供免費(fèi)的、高精度位置服務(wù)，滿足無(wú)人機(jī)飛行、車輛導(dǎo)航等需求。

科技凸顯力量。衛(wèi)星技術(shù)可以提升防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警決策的精準(zhǔn)度和搶險(xiǎn)救災(zāi)的及時(shí)性，能更大程度保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。以衛(wèi)星技術(shù)為代表的科技手段在應(yīng)急救援方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)及安全生產(chǎn)中的地位越來(lái)越重要。重器在握，守護(hù)安瀾。入汛以來(lái)的防汛救災(zāi)行動(dòng)在衛(wèi)星的應(yīng)急支援和密切配合下，進(jìn)一步提高了救援效率，保障了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全和災(zāi)后恢復(fù)。