我国民用陆地观测卫星应急服务及应用
近几百年以来，人类社会飞速发展，人民的生活水平不断提高，同时全球变暖等问题也出现了，导致自然灾害和各种事故频发，威胁人类的生命和财产安全。我国幅员辽阔、地质环境复杂，是世界上灾害和事故发生最频繁的国家之一，灾害的种类较多，造成的损失大。
卫星应急监测具有快速响应、宏观视角、高分辨率成像、多光谱观测、定期重访和非接触式观测等特点，已经逐渐成为灾害和事故应急响应最有效的手段。我国民用陆地观测卫星应急服务是指在面对自然灾害、突发事件、重大社会需求等紧急情况时，迅速调度民用陆地观测卫星资源，利用卫星遥感技术获取受灾地区或相关区域的高分辨率图像和数据，为应急指挥、灾情评估、救援决策、灾后重建等提供及时、准确的信息支持和技术保障的服务体系。
我国民用陆地观测卫星由中国资源卫星应用中心（以下简称“资源卫星中心”）进行数据处理、存档和分发服务，资源卫星中心肩负着我国陆地观测卫星数据集中处理中心、统一存档中心、统一运行中心、统一分发中心的重要责任，为广大用户提供各类卫星数据产品和技术服务，并制定了卫星应急服务工作流程和工作机制，应急服务工作日趋完善。近三年，资源卫星中心为汤加火山爆发、东航客机失事坠毁救援、南方洪涝监测、火险高危区域轮巡监测、黄河凌汛、土耳其7.8级地震、内蒙古露天矿山塌陷、浒苔绿潮监测、台风监测等540余起（国内300余起，国外240余起）突发及灾害事件调用陆地观测卫星成像2万余次，提供各类卫星遥感数据17.1万余景，为活动开展、应急监测和评价等工作提供了有力的信息保障。根据应急的用户需求，统筹调动卫星资源，及时完成遥感数据处理，主动推送数据并与用户积极沟通，取得了显著的社会效益。目前，我国共计发射42颗民用陆地观测卫星，其中32颗卫星在轨运行，分辨率优于2.5m的高分辨率卫星可实现10天覆盖全国一遍，中低分辨率卫星可每天覆盖中国及周边区域。卫星传感器涵盖从光学到雷达，空间分辨率从低分辨率到中、高分辨率，具备全天候、全天时成像的观测能力。
按照卫星系列，我国民用陆地观测卫星可分为资源系列、环境减灾系列、测绘系列、高分系列、电磁卫星、政府和社会资本合作（PPP）卫星、陆地探测一号卫星等。
按照空间分辨率，我国民用陆地观测卫星涵盖了高、中、低三个方面，分为亚米级、2米级、10米级及16米以上级。目前已形成以10米量级分辨率为主的普查与米级（亚米级）分辨率为主的详查观测能力，不同分辨率的卫星相互补充，可以发挥最大的应用潜能。
按照光谱分辨率，我国民用陆地观测卫星包括可见光、近红外、中波红外、热红外、雷达卫星等，覆盖遥感主要谱段，高光谱卫星的光谱分辨率最高为5nm，有300余个波段，近似于连续波段。
按照覆盖能力，我国民用陆地观测卫星具备全天时、全天候观测成像能力，优于2米级的高分辨率卫星，每天可以对全球任意区域观测4～5次，5天覆盖全国一遍；中低分辨率（10米级）卫星组网运行1天可以覆盖全国一遍；静止轨道卫星每天可以观测我国及周边局部地区多次。
按应急响应能力，一旦收到灾害和事件应急观测需求，能立即启动应急响应程序，综合规划调度在轨卫星资源，及时跟踪拍摄受灾区域，应急响应时效性已提升至分钟级。目前能进行应急服务的卫星共25颗，其中亚米级光学卫星2颗、2米级光学卫星及中低分辨率光学卫星15颗、雷达卫星8颗，具体情况见表1。
当应急事件发生时，如何在第一时间获取灾害及事故等发生地区的高分辨率遥感图像进行空间信息分析，如何有效并最大化地利用遥感卫星资源获取灾区图像，如何快速生产出供应急指挥单位进行调查和营救所需处理产品是应急服务保障中需要重点关注的内容。
当灾害和事故等应急事件发生后，针对上级部门或用户（主用户、行业用户和特殊渠道等）提出的应急需求进行响应。经过20多年的经验积累，资源卫星中心逐渐完善了卫星应急服务工作流程和工作机制，具体工作流程如下（见图1）：1）根据上级要求、用户请求、自主获取灾害信息等，结合灾害或应急事件危害程度、灾害救助工作需要，启动应急响应机制；
2）紧急调度卫星资源，进行任务规划，生成卫星应急成像指令和应急接收计划；
3）准备存档数据，建立应急数据共享通道并告知用户，必要时发布数据共享公告；
4）卫星应急任务安排生成的应急指令发送给卫星测控中心进行紧急上注，生成的地面应急接收计划发送给地面接收站进行数据应急接收，生成的卫星应急成像计划反馈给用户；
5）地面接收站接收到应急原始数据后，第一时间通过光纤专线发送至资源卫星中心应急系统，通过应急处理系统开始进行数据应急处理，生成应急产品；
6）应急产品的质量优先使用计算机自动检查，辅以人工检查，将质量合格的应急产品通过专线、网络和离线等方式提供并告知给用户；
7）根据应急事件的重要程度制作成果图和发布新闻稿，根据应急数据获取情况和服务情况进行持续报道；
8）若各应急需求提出单位无后续应急成像需求，则此次应急服务结束；
2008年以来，随着我国高分系列、环境减灾系列、资源系列、陆地探测系列等民用陆地观测卫星的发射及在轨运行，我国应急救灾能力得到了大力提升。当突发应急灾害和事件时，图像数据获取不受地面交通条件、地形地貌限制，获取灾区图像成本较低、速度快，有效支撑了应急搜救及灾后评估。
近三年来，陆地观测卫星在地震、洪涝、火灾、台风、滑坡泥石流、火山爆发和公共安全事故等灾害及事件中起到了重要的保障作用。应急灾害和事件发生后，可及时调度卫星进行成像，结合灾前存档数据进行对比，可精确评估灾害范围和严重程度，定位受灾区域，了解基础设施和植被等的受损情况，为应急救援、灾害评估和恢复重建等提供重要依据。
1．地震监测地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。
地震难以预测且发生后造成的灾害影响较大，陆地观测卫星在地震发生后第一时间对灾区进行成像，获取灾后第一手图像资料，助力灾区应急救援和灾害评估工作。截至目前，卫星应急监测已在2022年1月青海门源县6.9级地震、2022年6月阿富汗6.2级地震、2023年12月甘肃积石山县6.2级地震、2023年2月土耳其7.8级地震、2024年4月台湾花莲县7.3级地震、2024年1月新疆乌什县7.1级地震、2025年1月西藏日喀则市6.8级地震等地震灾害中得到广泛应用。
2025年1月7日上午9点，西藏日喀则市定日县发生6.8级地震，造成重大人员伤亡，部分水、电、交通、通信等基础设施受损。我国立即启动卫星应急机制，紧急调度高分一号03卫星、陆地生态系统碳监测卫星、高分三号02星、环境减灾二号05星、陆地探测一号01组B星等8颗卫星对灾区进行观测，同时提供亚米级光学和雷达存档数据。1月7日当天天气情况较好，获取了地震当天灾区有效数据1景，第一时间向相关单位提供灾情状况信息，为地震搜救提供了有力的技术支撑。图2为西藏日喀则市定日县周边受灾前后光学卫星图像，由红圈区域可以看出震区房屋损坏。图2 西藏日喀则市定日县及周边地震受灾前后光学卫星图像2．洪涝监测洪涝主要危害农作物生长，造成作物减产或绝收，破坏农业生产以及其他产业的正常发展。其影响是综合的，还会危及人的生命财产安全，影响国家的长治久安。
在洪水灾害监测中，卫星遥感可以通过光学图像和雷达图像来监测洪水的淹没范围和水位变化情况。光学图像具有多个谱段可以模拟真彩色，能够清晰地显示洪水淹没区域的边界。但洪涝灾害发生时，常伴有阴雨天气，光学图像难以获取云层以下的地表信息。此时，雷达卫星由于其不受云雨影响的特点，可以全天候、全天时地对洪水淹没范围进行动态监测。
2024年10月29日，西班牙东部和南部地区遭遇强降雨，多地发生洪水，陆路和航空运输受到影响，造成重大人员伤亡和财产损失。资源卫星中心收到需求后紧急调度高分三号系列卫星对灾区进行观测，向空间与重大灾害国际宪章组织（CHARTER）提供灾后有效数据，同时提供优于10米级雷达和优于2米级光学存档数据，助力洪涝灾害评估。高分三号系列卫星（GF-3、GF-3B和GF-3C）是最高分辨率为1m的C波段多极化合成孔径雷达卫星，具备12种成像模式。图3为西班牙瓦伦西亚地区受灾前后雷达卫星图像，可以清晰看出灾后洪水泛滥情况。
由于目前气候变暖、连续干旱、人为因素等影响，森林火灾发生概率逐年提升。随着科技的发展，现代森林防火已经采用卫星遥感监测等多种技术手段进行监测与预警，能够及时发现火情，提高火灾预警的准确性和时效性，为森林火灾的预防和扑救提供有力支持。
近几年，我国四川地区、云南地区、大兴安岭地区等易发生森林火灾，这些区域因原始森林较多、地势复杂，导致火灾搜救比较困难。在森林火灾监测中，利用光学卫星搭载的可见光及红外传感器，能够探测到火灾产生的高温区域，从而及时发现火点，并实时监测火势的蔓延方向和范围。
2024年3月15日下午，四川雅江县呷拉镇白孜村发生森林火灾，因火场风力突然增大，火势迅速蔓延，形成由南向北3个火场，造成人员被迫转移和财产损失。资源卫星中心收到火场坐标后迅速安排光学卫星对灾区进行监测，同时提供优于2米级光学存档数据，助力灭火和灾害评估。截至2024年3月18日，获取灾后数据77景，第一时间提供给国家部委相关单位。图4为四川雅江县及周边火灾高分一号04星图像，可以看出烟雾明显且范围较大，雅江县受灾较重。图4 四川雅江县及周边火灾灾后高分一号04星图像（2024年3月17日采集）
滑坡和泥石流会改变自然形态，可能堵塞河道，形成堰塞湖，造成次生灾害。
雷达卫星不受天气和光照影响，可全天候监测，能获取受灾区域第一手图像；光学卫星直观、分辨率高，覆盖面积大，能识别滑坡泥石流的边界和范围，适合偏远山区监测。
2022年4月2日凌晨1时许，云南怒江贡山县独龙江乡公路养护站附近突发泥石流自然灾害，导致多处房屋被掩埋，造成人员失联和财产损失。收到需求后，资源卫星中心紧急调度光学卫星对灾区进行监测，同时提供优于2米级光学存档数据，助力泥石流搜救和灾害评估。4月2日当天获取了灾区有效数据11景，第一时间向应急管理部等相关单位提供灾情状况信息。图5为贡山县泥石流受灾前后高分七号卫星图像，可以看到泥石流发生后的受灾区域。
火山喷发物包括气体、熔岩和火山碎屑物，如果大规模喷发会直接摧毁火山周围的城镇、村庄和农田，造成人员伤亡和财产损失。
陆地观测卫星可以获取火山区域的高清图像，直观展示火山口形态、熔岩流范围、火山灰羽流等情况，可用于火山活动预警、灾害评估和科学研究。
2022年1月14日和15日，南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛发生近30年以来全球最强火山爆发，大量火山灰、气体与水蒸气形成巨大云团，给汤加王国造成了巨大的损失，还引发了越洋海啸，辐射了整个太平洋的沿岸地区。收到主用户等单位提供的火山爆发坐标后，资源卫星中心迅速安排光学卫星对灾区进行监测，同时提供优于2米级光学存档数据。截至1月19日，向自然资源部相关单位提供灾后有效数据13景，助力灾害救援和评估。图6为汤加火山爆发前后高分一号系列卫星图像，由红框区域可以看出火山爆发后大部分岛屿消失。
台风属于热带气旋的一种，其中心附近风力达12级或以上，台风常带来狂风、暴雨和风暴潮，给人类带来灾害。大多数台风形成于西北太平洋的一个区域，称为台风巷，在那里，地球上最强大的热带气旋最常发生。我国东部沿海区域位于西北太平洋沿岸，是遭受台风侵害最严重的国家之一。
高分四号卫星为地球静止轨道卫星，多光谱分辨率为50m，红外分辨率为400m，可对指定区域凝视观测，时间分辨率高达10秒级，这种高时间分辨率的特点使其能够实时监测中国及周边的动态变化。高分四号卫星可对台风进行持续观测，能实时捕捉台风的发展演变过程，获取台风云系的动态变化、台风中心位置的移动等信息，为台风路径预测和强度分析提供重要依据。
2024年第11号超强台风“摩羯”于9月6日16时20分、22时20分先后在海南文昌市、广东徐闻县登陆，造成海南、广东、广西3省区上百万人不同程度受灾。根据气象局和海洋局提前预测的台风眼坐标，资源卫星中心安排光学和雷达卫星进行成像，同时提供优于16米级光学和优于25米级雷达存档数据，助力台风监测及评估。截至2024年9月7日，向部委相关单位提供灾后数据134景。图7为台风“摩羯”高分四号卫星图像，可以清晰看到台风风眼和变化趋势。图7 超强台风“摩羯”高分四号卫星图像（2024年9月7日采集）
常见的公共安全事故有地面交通事故、安全生产事故、爆炸、溢油、飞机轮船失事、核泄漏、桥梁垮塌等。
陆地观测卫星具有观测范围大、实时性强、不受地面条件限制等特点，综合利用可见光近红外、高光谱、雷达等卫星数据可以对各种事故区域进行快速响应和动态监测，为我国公共安全提供支持。
2023年2月22日下午，内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗新井煤业有限公司露天煤矿发生大面积坍塌，导致部分工作人员和车辆被埋，造成人员伤亡和失联。收到需求后，资源卫星中心紧急调度光学卫星和雷达卫星对事故区域进行监测，同时提供优于2米级光学和优于10米级雷达存档数据，助力矿山搜救。截至2月23日，获取灾区有效数据3景，第一时间向国家部委相关单位提供灾情状况信息。图8为矿山塌陷前后资源一号系列卫星图像，由蓝框区域可以看出事故发生后矿山塌陷明显。自第一颗民用陆地观测卫星发射成功20多年来，我国已积累了大批遥感卫星存档数据，结合灾害事件发生后获取的实时卫星图像数据，在国内外灾害应急服务及应用中发挥着日益重要的作用，为保障人民生命财产安全、维护社会稳定和推动可持续发展提供了坚实支撑。随着空间基础设施建设规划卫星的不断发射，我国在轨民用陆地观测卫星总量维持在30颗以上，陆地观测卫星应急服务能力稳步提升。后续将持续加强技术创新，优化应急服务平台建设，完善多部门联动机制，提升国内外合作深度与广度，让民用陆地观测卫星应急服务发挥更大效能，为人类防灾减灾事业作出更为卓越的贡献。
