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摘 要：近年来重大自然灾害频发， 给世界各国造成了重大经济损失和人员伤亡， 空间信息技术在自然灾害救助中发挥越来越重要的作用。 “ 5· 12”汶川地震灾害发生后， 全国相关涉灾部门充分利用空间信息技术为汶川地震救灾提供科学有效的决策支持， 在灾害应急响应中发挥了巨大的作用。从地震灾害快速响应的空间信息需求以及汶川地震救灾的空间信息技术支持2个角度， 从高时空分辨率遥感数据获取、遥感数据快速处理、灾害信息变化检测与次生灾害监测等3个方面， 分析了空间信息技术在救灾中具体发挥的作用。总结了空间信息技术辅助汶川地震救灾中的经验和教训， 为今后空间信息如何更好地服务于自然灾害救助， 提出了中国空间信息技术发展的思路与建议。
关键词：空间信息技术；汶川地震；救灾；中国
进入21世纪以后， 世界各国连续几年来发生了几次举世震惊的特大自然灾害 ，其中有代表性的几次灾害包括 2004 年暴发的印度洋海啸、2005年美国的 “卡特里娜 ”飓风、2006 年 5月 27日在印度尼西亚发生的地震以及 2007年 11月 15日袭击孟加拉国的“锡德”强热带风暴、2008年 5月在缅甸发生的“纳尔吉斯”飓风、2008年中国南方雪灾及四川汶川“ 5· 12”地震， 这一系列的灾难造成了巨大的经济损失和人员伤亡。随着中国经济持续高速发展和生产规模不断扩大，自然灾害损失也呈逐年上升趋势。灾害的监测预警和防灾减灾关系到生产安全、工程安全、公共安全和社会持续稳定发展 ，是国家和社会的重大需求 ，是构建和谐社会的重要保障[1] 。随着空间信息技术的飞速发展，尤其是高时空分辨率遥感传感器技术的发展 ，空间信息技术在减灾中的作用日益突显。
在汶川地震灾害发生后一系列的应急响应中，空间信息技术体现出了其巨大的辅助决策作用。汶川地震可以作为一个空间信息技术辅助救灾的典范， 其所使用的数据源、参与的单位之多， 在以前的灾害应用中是绝无仅有的。下文主要从地震快速响应的空间信息技术需求、空间信息技术的具体应用以及抗震救灾中凸现的问题和空间信息技术辅助灾害决策的建议展开论述。
1地震快速响应及其对空间信息技术的需求
汶川地震最严重的地表破裂带从映秀镇以南开始向东北方向延伸，经北川县 ，过平通镇和南坝镇 ，终止在青川县的石坎乡附近。另外，龙门山与成都平原交界的灌县—江油断裂也发生了 60km以上的破裂。地震地表破裂带延伸方向是从西南到东北，断裂面向西北方向倾斜其最大垂直错距和水平错距分别达到 5.0m和 4.8m，沿整个破裂带的平均错距可达 2m左右，地震发生区域及其对地表的破坏状况见 。地震对中国四川、甘肃、陕西、重庆等地造成重大的经济损失和人员伤亡，截至 2008年 6月 23 日 12时，地震已造成 69185人遇难， 374174人受伤， 失踪 18457人。除了地震发生时短暂的巨大破坏所造成的损失外，地震还造成了大量山体滑坡、泥石流和堰塞湖等一系列的次生灾害。
汶川地震快速响应对空间信息技术的需求主要体现在以下几个方面：①高时空分辨率的机载/星载光学和SAR遥感影像快速获取；②无地面控制点的高精度几何定位技术；③实时或近实时的数据处理速度；④灾区完备的空间地理数据基础设施。
2空间信息技术在汶川地震快速响应中的应用
目視解译需要专业的解译人员， 由于灾害发生时需要处理的数据量大 ，单纯依靠人工解译在一定程度上限制了灾害信息提取的速度和提取的信息量 ，因而 ， 自动或半自动的灾害信息变化检测技术是提高灾害信息提取速度和信息量的关键所在。另外， 在汶川地震后 ， 除了强烈地震瞬时造成的重大损失外，由地震引发的次生灾害也不容忽视。空间信息技术在次生灾害监测， 尤其是唐家山堰塞湖的全方位监测中也起到了十分重要的作用。地震灾害的变化检测技术主要是利用地物在灾害发生前后，地物目标在形态、光谱上的差异，将地震中所受损害较大、变化剧烈的信息提取出来。除了常用的变化检测技术之外 ，根据汶川震灾的特殊性， 武汉大学采用了两种较新的变化检测技术 ：基于异源遥感影像的变化检测技术和基于震后单景影像的变化检测技术。由于地震灾害的突发性，在短期内很难获得同一传感器成像质量都较好的灾前灾后影像数据， 因此，结合不同传感器影像能够有效地应对数据源不足时的灾害信息提取。结合灾前 SPOT数据和灾后的福卫数据对北川地区进行了变化检测 ，并对变化检测结果进行分类，快速有效地解决了在无同源遥感数据情况下的变化检测。另外 ，在对都江堰市城区地震灾害损失检测中，采用了基于单景 COSMO影像的建筑物变化检测技术，如图 8。传统的变化检测技术需要有变化前后两景影像，而该方法主要利用面向对象分割技术，结合该区域建筑物的形态特征，仅从震后单景影像中分析出都江堰市疑似倒塌面积占所研究地区总房屋面积的 14.8%。
作为本次地震中最为严重的次生灾害， 对于唐家山堰塞湖的监测是武汉大学研究小组在救灾过程的一个重要的任务，该任务主要涉及 2个方面：堰塞湖形态的动态变化监测和库容分析。堰塞湖水面面积的动态变化过程是准确监测其库容的基础，一方面通过多时相遥感影像变化检测获取堰塞湖水面形态的变化过程；另一方面通过 LiecaALS50 机载 LIDAR 对震后堰塞湖区域的地形进行了高精度量测，结合灾前 1∶5万 DEM数据，分析了堰塞湖地震前后地形的变化。在此基础上，建立了唐家山堰塞湖区的虚拟地理环境，在纵横剖面分析的基础上，可视化分析堰塞湖的危险性及导流槽的开挖难度。
3结论与建议
在空间信息技术辅助汶川地震救灾过程中 ，我们可以看到，高分辨率航空航天遥感技术是十分有效和及时的， 但是 ， 在这次抗震救灾中也暴露了一些需要我们认真对待和切实加以解决的空间信息应急响应的重要问题。
3.1需要提高中国高分辨率对地观测数据获取能力。这包括机载和星载光学和 SAR图像的空间分辨率和时间分辨率 ， 必须做到卫星图像 0.5— 1.0m和航空影像 0.1— 0.5m的空间分辨率和每天对灾区的重复成像能力。
3.2需要提高中国对地观测数据处理和信息提取能力。用自动/半自动化方法和不依赖地面控制 （因为地震破坏了地面控制测量系统）的算法实现实时 /准实时（数据获取后的 1— 2h之内）的数据加工处理 ，才能及时地保证抗震救灾的需要。
参考文献：
[1] LiDR.RemoteSensingCanHelpMonitoringandPredicatingNaturalDisasters[ J] .Science&Technology Review， 2007， 25 （6）：1.[ 李德仁.遥感用于自然灾害监测预警大有作为[ J] . 科技导报， 2007， 25（6）：1.]
[2] KumarA， ChingkheiRK， DolendroT.TsunamiDamageAssessment：aCaseStudyinCarNicobarIsland， India[ J] .InternationalJourmalofRemoteSensing. 2007， 28 （13— 14）： 2937— 2959
（作者单位：成都理工大学地球物理学院）
关键词：空间信息技术；汶川地震；救灾；中国
进入21世纪以后， 世界各国连续几年来发生了几次举世震惊的特大自然灾害 ，其中有代表性的几次灾害包括 2004 年暴发的印度洋海啸、2005年美国的 “卡特里娜 ”飓风、2006 年 5月 27日在印度尼西亚发生的地震以及 2007年 11月 15日袭击孟加拉国的“锡德”强热带风暴、2008年 5月在缅甸发生的“纳尔吉斯”飓风、2008年中国南方雪灾及四川汶川“ 5· 12”地震， 这一系列的灾难造成了巨大的经济损失和人员伤亡。随着中国经济持续高速发展和生产规模不断扩大，自然灾害损失也呈逐年上升趋势。灾害的监测预警和防灾减灾关系到生产安全、工程安全、公共安全和社会持续稳定发展 ，是国家和社会的重大需求 ，是构建和谐社会的重要保障[1] 。随着空间信息技术的飞速发展，尤其是高时空分辨率遥感传感器技术的发展 ，空间信息技术在减灾中的作用日益突显。
在汶川地震灾害发生后一系列的应急响应中，空间信息技术体现出了其巨大的辅助决策作用。汶川地震可以作为一个空间信息技术辅助救灾的典范， 其所使用的数据源、参与的单位之多， 在以前的灾害应用中是绝无仅有的。下文主要从地震快速响应的空间信息技术需求、空间信息技术的具体应用以及抗震救灾中凸现的问题和空间信息技术辅助灾害决策的建议展开论述。
1地震快速响应及其对空间信息技术的需求
汶川地震最严重的地表破裂带从映秀镇以南开始向东北方向延伸，经北川县 ，过平通镇和南坝镇 ，终止在青川县的石坎乡附近。另外，龙门山与成都平原交界的灌县—江油断裂也发生了 60km以上的破裂。地震地表破裂带延伸方向是从西南到东北，断裂面向西北方向倾斜其最大垂直错距和水平错距分别达到 5.0m和 4.8m，沿整个破裂带的平均错距可达 2m左右，地震发生区域及其对地表的破坏状况见 。地震对中国四川、甘肃、陕西、重庆等地造成重大的经济损失和人员伤亡，截至 2008年 6月 23 日 12时，地震已造成 69185人遇难， 374174人受伤， 失踪 18457人。除了地震发生时短暂的巨大破坏所造成的损失外，地震还造成了大量山体滑坡、泥石流和堰塞湖等一系列的次生灾害。
汶川地震快速响应对空间信息技术的需求主要体现在以下几个方面：①高时空分辨率的机载/星载光学和SAR遥感影像快速获取；②无地面控制点的高精度几何定位技术；③实时或近实时的数据处理速度；④灾区完备的空间地理数据基础设施。
2空间信息技术在汶川地震快速响应中的应用
目視解译需要专业的解译人员， 由于灾害发生时需要处理的数据量大 ，单纯依靠人工解译在一定程度上限制了灾害信息提取的速度和提取的信息量 ，因而 ， 自动或半自动的灾害信息变化检测技术是提高灾害信息提取速度和信息量的关键所在。另外， 在汶川地震后 ， 除了强烈地震瞬时造成的重大损失外，由地震引发的次生灾害也不容忽视。空间信息技术在次生灾害监测， 尤其是唐家山堰塞湖的全方位监测中也起到了十分重要的作用。地震灾害的变化检测技术主要是利用地物在灾害发生前后，地物目标在形态、光谱上的差异，将地震中所受损害较大、变化剧烈的信息提取出来。除了常用的变化检测技术之外 ，根据汶川震灾的特殊性， 武汉大学采用了两种较新的变化检测技术 ：基于异源遥感影像的变化检测技术和基于震后单景影像的变化检测技术。由于地震灾害的突发性，在短期内很难获得同一传感器成像质量都较好的灾前灾后影像数据， 因此，结合不同传感器影像能够有效地应对数据源不足时的灾害信息提取。结合灾前 SPOT数据和灾后的福卫数据对北川地区进行了变化检测 ，并对变化检测结果进行分类，快速有效地解决了在无同源遥感数据情况下的变化检测。另外 ，在对都江堰市城区地震灾害损失检测中，采用了基于单景 COSMO影像的建筑物变化检测技术，如图 8。传统的变化检测技术需要有变化前后两景影像，而该方法主要利用面向对象分割技术，结合该区域建筑物的形态特征，仅从震后单景影像中分析出都江堰市疑似倒塌面积占所研究地区总房屋面积的 14.8%。
作为本次地震中最为严重的次生灾害， 对于唐家山堰塞湖的监测是武汉大学研究小组在救灾过程的一个重要的任务，该任务主要涉及 2个方面：堰塞湖形态的动态变化监测和库容分析。堰塞湖水面面积的动态变化过程是准确监测其库容的基础，一方面通过多时相遥感影像变化检测获取堰塞湖水面形态的变化过程；另一方面通过 LiecaALS50 机载 LIDAR 对震后堰塞湖区域的地形进行了高精度量测，结合灾前 1∶5万 DEM数据，分析了堰塞湖地震前后地形的变化。在此基础上，建立了唐家山堰塞湖区的虚拟地理环境，在纵横剖面分析的基础上，可视化分析堰塞湖的危险性及导流槽的开挖难度。
3结论与建议
在空间信息技术辅助汶川地震救灾过程中 ，我们可以看到，高分辨率航空航天遥感技术是十分有效和及时的， 但是 ， 在这次抗震救灾中也暴露了一些需要我们认真对待和切实加以解决的空间信息应急响应的重要问题。
3.1需要提高中国高分辨率对地观测数据获取能力。这包括机载和星载光学和 SAR图像的空间分辨率和时间分辨率 ， 必须做到卫星图像 0.5— 1.0m和航空影像 0.1— 0.5m的空间分辨率和每天对灾区的重复成像能力。
3.2需要提高中国对地观测数据处理和信息提取能力。用自动/半自动化方法和不依赖地面控制 （因为地震破坏了地面控制测量系统）的算法实现实时 /准实时（数据获取后的 1— 2h之内）的数据加工处理 ，才能及时地保证抗震救灾的需要。
参考文献：
[1] LiDR.RemoteSensingCanHelpMonitoringandPredicatingNaturalDisasters[ J] .Science&Technology Review， 2007， 25 （6）：1.[ 李德仁.遥感用于自然灾害监测预警大有作为[ J] . 科技导报， 2007， 25（6）：1.]
[2] KumarA， ChingkheiRK， DolendroT.TsunamiDamageAssessment：aCaseStudyinCarNicobarIsland， India[ J] .InternationalJourmalofRemoteSensing. 2007， 28 （13— 14）： 2937— 2959
（作者单位：成都理工大学地球物理学院）