我國是一個自然災害頻發(fā)、災害種類繁多的國家。地震災害是我國面臨的危害最嚴重的自然災害之一。地震,這一自然力量的猛烈爆發(fā),常常給人類社會帶來巨大的災難和損失。在應對地震災害的過程中,科學技術(shù)的應用至關(guān)重要,而遙感技術(shù)則如同一雙洞察大地的 “天眼”,在地震監(jiān)測、評估及救援等各個環(huán)節(jié)發(fā)揮著不可或缺的作用。
1、地震前的監(jiān)測與預警
地震地質(zhì)構(gòu)造背景決定地震發(fā)生的規(guī)模和對地表的損害程度。研究地震必須研究地震的地質(zhì)構(gòu)造背景。對于地質(zhì)構(gòu)造背景研究基礎(chǔ)薄弱的地區(qū),遙感技術(shù)可為地質(zhì)構(gòu)造背景分析提供基礎(chǔ)的資料。我國首次地震地質(zhì)構(gòu)造背景的衛(wèi)星遙感分析是對唐山大地震的分析,其完整的表示出京津唐地區(qū)斷裂構(gòu)造骨架,為活動斷裂分析奠定了科學基礎(chǔ)。同時,遙感技術(shù)能夠通過對地球表面的長期觀測,捕捉到一些與地震活動相關(guān)的細微變化。例如,利用衛(wèi)星遙感可以監(jiān)測地殼的形變情況。地殼在地震孕育過程中,可能會出現(xiàn)緩慢的隆起、沉降或水平位移等現(xiàn)象。通過對不同時期的衛(wèi)星影像進行精確分析和對比,科學家們能夠發(fā)現(xiàn)這些微小的形變跡象,從而為地震的預測提供重要的參考依據(jù)。
此外,一些特殊的遙感傳感器還可以檢測到地球磁場、重力場以及電磁輻射等物理場的變化。這些變化可能與地殼內(nèi)部的巖石應力狀態(tài)改變有關(guān),當這些異常變化達到一定程度時,可能預示著地震即將發(fā)生。唐山大地震一個很重要的前兆現(xiàn)象就是強烈地震伴隨著地下大量的熱物質(zhì)沿著斷裂構(gòu)造帶向空中釋放。即地震區(qū)人民所說的地震發(fā)生在“藍光閃過之后”。陳述彭院士和童慶禧院士根據(jù)唐山大地震這一前兆現(xiàn)象,結(jié)合對日本關(guān)東大地震和美國舊金山大地震引發(fā)的大量火災現(xiàn)象分析,利用熱紅外掃描儀和空軍飛機,沿京津唐地區(qū)主要的活動斷裂構(gòu)造帶進行夜間航空熱紅外掃描成像飛行實驗,監(jiān)測地震活動的“熱”現(xiàn)象及其與地震區(qū)斷裂活動性的關(guān)系。發(fā)現(xiàn):在活動性大斷裂經(jīng)過的地方一般具有熱輻射效應。這是我國首次將航空熱紅外遙感技術(shù)應用于地震研究的科學實驗,其成果也為此后采用熱紅外遙感技術(shù)監(jiān)測地震活動打下物理學基礎(chǔ)。
雖然目前地震預測仍然是一個全球性的科學難題,但遙感技術(shù)的不斷發(fā)展和應用,為我們在地震前爭取更多的預警時間提供了可能。
2、地震中的災情快速評估
當?shù)卣鸢l(fā)生的瞬間,地面通信設施往往可能遭受破壞,導致災區(qū)信息難以迅速傳遞出來。這時,遙感衛(wèi)星便能夠迅速發(fā)揮其優(yōu)勢,從太空俯瞰災區(qū),對地震造成的破壞情況進行快速、全面的評估。
通過高分辨率的光學遙感影像,我們可以清晰地看到地震引發(fā)的建筑物倒塌、道路損毀、山體滑坡等災害情況。利用圖像處理和分析技術(shù),能夠準確地識別出受損建筑物的位置、類型和受損程度,為救援力量的合理調(diào)配提供關(guān)鍵信息。例如,區(qū)分出哪些是完全倒塌的建筑,哪些是部分受損但仍有危險的建筑,以便救援人員優(yōu)先對最緊急的區(qū)域進行救援。
同時,合成孔徑雷達(SAR)遙感技術(shù)在地震災情評估中也具有獨特的優(yōu)勢。SAR 能夠穿透云層、煙霧等惡劣天氣條件,在夜間也能正常工作。它利用雷達波對地面進行照射,并接收反射回來的信號,通過分析信號的強度和相位變化,可以獲取地面的地形地貌以及地表物體的變化信息。在地震后,SAR 可以檢測到地面的微小形變,如山體滑坡導致的地表位移、地震引起的地面沉降等,這些信息對于評估地震引發(fā)的次生災害風險具有重要意義。
3、地震后的救援與恢復規(guī)劃
在地震救援階段,遙感技術(shù)為救援行動提供了有力的支持?;谶b感影像繪制的詳細災區(qū)地圖,能夠幫助救援人員快速確定最佳的救援路線,避開危險區(qū)域,提高救援效率。例如,通過識別出道路堵塞的位置和程度,救援隊伍可以選擇更便捷的路徑進入災區(qū),及時將救援物資和設備運送到受災群眾手中。
在震后的恢復重建階段,遙感技術(shù)同樣發(fā)揮著重要作用。通過對災區(qū)的持續(xù)監(jiān)測,能夠評估恢復重建工作的進展情況,確保各項重建工作按照規(guī)劃有序進行。同時,利用遙感數(shù)據(jù)可以對災區(qū)的生態(tài)環(huán)境進行評估,分析地震對植被、水資源等生態(tài)系統(tǒng)的影響,為生態(tài)恢復和環(huán)境保護提供科學依據(jù)。例如,監(jiān)測植被的恢復情況,評估水土流失的風險,以便制定相應的生態(tài)修復措施。
4、未來發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)
隨著科技的不斷進步,地震災害遙感應用也將迎來更廣闊的發(fā)展空間。未來,遙感技術(shù)將朝著更高分辨率、更快速的觀測以及多源數(shù)據(jù)融合的方向發(fā)展。更高分辨率的影像將能夠提供更詳細的災區(qū)信息,有助于更精準地評估災情和進行救援決策。更快速的觀測能力將使我們能夠在地震發(fā)生后更及時地獲取災區(qū)數(shù)據(jù),為救援工作爭取更多的寶貴時間。
多源數(shù)據(jù)融合則是將光學、雷達、熱紅外等不同類型的遙感數(shù)據(jù)以及地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)等其他相關(guān)數(shù)據(jù)進行有機結(jié)合,實現(xiàn)優(yōu)勢互補,從而更全面、準確地了解地震災害的情況,為地震災害預警、監(jiān)測、評估提供更全面可靠的依據(jù)。
地震災害遙感應用也面臨著一些挑戰(zhàn)。首先,遙感數(shù)據(jù)的處理和分析需要專業(yè)的技術(shù)和設備,以及大量的計算資源,這對相關(guān)技術(shù)人員和科研機構(gòu)提出了較高的要求。其次,如何將遙感技術(shù)與地震災害的應急管理體系更好地融合,實現(xiàn)信息的快速傳遞和有效應用,仍然需要進一步的探索和實踐。此外,雖然遙感技術(shù)能夠提供豐富的災區(qū)信息,但在實際應用中,還需要與地面調(diào)查、實地監(jiān)測等其他手段相結(jié)合,才能更準確地評估災情和制定應對措施。
地震災害遙感應用作為一種先進的科學技術(shù)手段,為我們應對地震災害提供了強有力的支持。它在地震前的監(jiān)測預警、地震中的災情評估以及地震后的救援與恢復規(guī)劃等方面都發(fā)揮著重要作用。盡管目前還存在一些挑戰(zhàn),但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,遙感技術(shù)將在未來的地震災害防治工作中發(fā)揮更加重要的作用,為保障人民群眾生命財產(chǎn)安全和促進社會可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻,為人類抵御地震災害提供更堅實的科技后盾。
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參考文獻:《中國地震災害遙感應用的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》遙感學報 2009年 第13卷增刊
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