汶川大地震發(fā)生后，盡快了解災(zāi)情、實(shí)施緊急救援成為首要任務(wù)。這不僅需要力量與勇氣，還需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)。危急時(shí)刻，測(cè)繪高科技手段和專(zhuān)業(yè)化設(shè)備發(fā)揮了重要作用，提高了搶險(xiǎn)救災(zāi)效率，減少了災(zāi)害損失，為無(wú)數(shù)廢墟下待救的生命贏得了寶貴的時(shí)間，充分顯示出科技救災(zāi)的威力。

遙感技術(shù)快速獲取災(zāi)情

    地震災(zāi)害發(fā)生后，人們經(jīng)常聽(tīng)到一個(gè)過(guò)去不太熟悉的名詞：遙感技術(shù)。在地震災(zāi)區(qū)通信、交通被嚴(yán)重破壞的情況下，衛(wèi)星遙感和航空遙感技術(shù)成為快速獲取災(zāi)情的最佳途徑。通過(guò)掌握災(zāi)區(qū)最新的影像信息，可以迅速對(duì)災(zāi)情作出科學(xué)評(píng)估，進(jìn)而采取有針對(duì)性的救災(zāi)防災(zāi)減災(zāi)措施。
    衛(wèi)星遙感技術(shù)具有全天候、全天相獲取信息的優(yōu)勢(shì)，能夠及時(shí)提供宏觀災(zāi)情。地震發(fā)生后，國(guó)家測(cè)繪局多方協(xié)調(diào)，全球主要衛(wèi)星遙感公司的6顆高分辨率衛(wèi)星隨即調(diào)整姿態(tài)，對(duì)準(zhǔn)四川災(zāi)區(qū)，一旦獲得最新數(shù)據(jù)，立即傳送給國(guó)家測(cè)繪局。其中一顆遙感衛(wèi)星攜帶了雷達(dá)傳感器，可以在陰雨、霧靄等惡劣天氣條件下獲取遙感影像。
    5月13日下午6點(diǎn)，國(guó)家測(cè)繪局得到災(zāi)后第一景雷達(dá)衛(wèi)星影像。經(jīng)過(guò)中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院技術(shù)人員快速的數(shù)據(jù)處理，國(guó)內(nèi)首張災(zāi)區(qū)震后高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星遙感影像圖制成，從圖中可以看到滑坡體、水系、道路等震后情況。5月14日，這幅影像圖在中央電視臺(tái)播出，使各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和公眾對(duì)災(zāi)區(qū)情況有了大致的了解。
    衛(wèi)星遙感能在宏觀上反映災(zāi)情，但由于受云層遮擋等影響，分辨率不高，不能精確地反映地面情況。航空遙感的分辨率較高，還能大范圍獲取影像，可以人為控制進(jìn)行有針對(duì)性的航拍，重點(diǎn)獲取某個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)，是反映災(zāi)情、指導(dǎo)救援工作以及進(jìn)行災(zāi)情評(píng)估和災(zāi)后重建的重要技術(shù)手段。因此，國(guó)家測(cè)繪局在災(zāi)情發(fā)生后立即調(diào)集航攝飛機(jī)趕赴災(zāi)區(qū)一線(xiàn)，實(shí)施航攝。
    中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院是執(zhí)行此次航攝任務(wù)的隊(duì)伍之一，他們采用了三種不同的航空遙感飛行平臺(tái)和傳感器：一種是搭載了數(shù)碼航攝儀的中型通用航空飛機(jī)，主要在中高空作業(yè)，可以透過(guò)云層空隙獲取大區(qū)域的宏觀圖像，但受空域管制影響較大。一種是超輕型直升機(jī)，一般可乘坐一至兩個(gè)人，搭載了分辨率優(yōu)于0.2米的航空數(shù)碼相機(jī)以及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有定點(diǎn)起降、近地面航攝、分辨率高等特點(diǎn)。一種是無(wú)人機(jī)，它體積小巧，機(jī)動(dòng)靈活，通過(guò)地面遙控快速采集影像，不需要專(zhuān)用跑道起降，受天氣和空域管制的影響較小，主要用于局部監(jiān)測(cè)，反映地質(zhì)災(zāi)害情況，作業(yè)范圍為30平方公里。這些都是中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，三者在災(zāi)情監(jiān)測(cè)中互為補(bǔ)充，各自發(fā)揮所長(zhǎng)。
    科技抗災(zāi)航空遙感專(zhuān)家組成員、中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院研究員李英成告訴記者，執(zhí)行此次災(zāi)區(qū)航攝任務(wù)的中型通用航空飛機(jī)搭載了由著名遙感專(zhuān)家劉先林院士研制的我國(guó)首臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)碼航空攝影儀。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)航空攝影測(cè)量一直采用基于膠片的航攝儀，需要對(duì)影像進(jìn)行掃描、地面控制測(cè)量和空中三角測(cè)量，作業(yè)周期長(zhǎng)，自動(dòng)化、智能化程度低。而這臺(tái)數(shù)碼航攝儀技術(shù)含量相當(dāng)高，它裝有4個(gè)鏡頭，每個(gè)鏡頭可達(dá)2200多萬(wàn)像素。獲取圖像后即可在前方快速處理，把4個(gè)小鏡頭獲取的圖像進(jìn)行拼接。其精度比國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品高3到4倍，正常情況下拍攝分辨率在0.1米至0.2米之間，最高可達(dá)0.05米，即使陰天也能在云層下攝影。這臺(tái)儀器還配有動(dòng)態(tài)定位裝置，不需要布設(shè)大量的野外基準(zhǔn)站，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)獲取處理一體化，但其價(jià)格僅為國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格的三分之一。
    據(jù)悉，這架搭載了數(shù)碼攝影儀的飛機(jī)5月16日從南充機(jī)場(chǎng)起飛，航程近900公里，飛行4小時(shí)，完成了平武、青川、什邡等地約500平方公里的航攝，獲取圖像600多張，分辨率約0.5米。5月18日，直升機(jī)組和無(wú)人機(jī)組也完成了廣元市寶輪鎮(zhèn)、木魚(yú)鎮(zhèn)的航攝，獲得0.15米分辨率的彩色數(shù)碼航空遙感影像。
    遙感技術(shù)在此次抗震救災(zāi)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。采用這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)獲取的震后最新影像，為領(lǐng)導(dǎo)迅速了解災(zāi)情、科學(xué)指揮救災(zāi)以及災(zāi)后重建規(guī)劃提供了重要依據(jù)。

數(shù)據(jù)處理技術(shù)及時(shí)解譯災(zāi)情

    無(wú)論衛(wèi)星還是航攝飛機(jī)，它們獲取的都是一幅幅局部影像，必須把這些影像進(jìn)行鑲嵌、拼接、糾正，才能形成一整幅反映整個(gè)區(qū)域情況的影像。同時(shí)，由于災(zāi)區(qū)道路阻塞，余震頻頻，測(cè)繪人員很難進(jìn)入災(zāi)區(qū)布設(shè)控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)圖，只能利用特殊的軟件對(duì)遙感影像進(jìn)行信息提取、解譯、分類(lèi)等技術(shù)處理，才能制作成災(zāi)區(qū)真彩色影像圖及三維地理信息系統(tǒng)等產(chǎn)品。
    中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院自主研發(fā)的ImageInfo遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，是此次地震災(zāi)情數(shù)據(jù)處理的主要工具。據(jù)研究院遙感所副所長(zhǎng)張力博士介紹，這套系統(tǒng)是國(guó)家“863”重大科技成果，它能夠?qū)Χ嘣�、多時(shí)態(tài)、多分辨率的遙感影像進(jìn)行快速圖像處理、信息提取與分析，準(zhǔn)確確定滑坡、泥石流、堰塞湖，倒塌城鎮(zhèn)房屋、農(nóng)舍和學(xué)校，受損公路、鐵路、農(nóng)田等各種災(zāi)情的坐標(biāo)、高程等地理要素。還可以自動(dòng)生成等高線(xiàn)，制成數(shù)字地面模型，形象直觀地反映災(zāi)區(qū)地形地貌。在疊加了圖名、圖幅號(hào)、公路格網(wǎng)、注記等整飾內(nèi)容后，就形成了我們看到的災(zāi)區(qū)影像地圖。
    這套系統(tǒng)可以對(duì)海量的航空航天遙感數(shù)據(jù)實(shí)施并行分布式處理，大大提高了數(shù)據(jù)處理速度，數(shù)據(jù)量高達(dá)幾個(gè)GB的衛(wèi)星影像在一兩個(gè)小時(shí)內(nèi)便可處理完成，確保了以最快速度將抽象的數(shù)據(jù)“變”為直觀的地圖，提供給決策機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門(mén)進(jìn)行災(zāi)情分析。

地理信息系統(tǒng)技術(shù)真實(shí)再現(xiàn)災(zāi)情

    連日來(lái)，中央電視臺(tái)新聞?lì)l道《抗震救災(zāi) 眾志成城》大型直播節(jié)目中作為新聞背景和解說(shuō)平臺(tái)的災(zāi)區(qū)三維動(dòng)態(tài)立體圖，給觀眾留下了深刻的印象。這就是中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)研建的神州遨游——三維地理信息應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)，這也是地理信息系統(tǒng)技術(shù)首次用于新聞媒體報(bào)道活動(dòng)。
    這套系統(tǒng)以覆蓋全國(guó)范圍的航空航天遙感影像和數(shù)字高程模型為基礎(chǔ)，建立了一個(gè)地形地貌實(shí)時(shí)三維漫游平臺(tái)。其視覺(jué)效果十分逼真，只要主持人說(shuō)出一個(gè)受災(zāi)縣市的名字，系統(tǒng)就會(huì)快速漫游到那里，它所處的地理位置，地勢(shì)的高低起伏，周?chē)�有哪些山川河流、道路，與其他市縣之間的空間位置關(guān)系等，全都一目了然。系統(tǒng)還可隨時(shí)加載最新的影像數(shù)據(jù)，通過(guò)災(zāi)前災(zāi)后的影像對(duì)比，就可以清楚地看到地震造成的建筑物倒塌、滑坡、公路損毀、河流阻塞等情況，讓人猶如身臨其境。
    中央電視臺(tái)以往的直播節(jié)目采用的都是手繪地圖，準(zhǔn)確性、直觀性都不理想。用了這套系統(tǒng)之后，收視效果大為改觀。隨后，《新聞聯(lián)播》等各檔節(jié)目中都使用了這套系統(tǒng)，觀眾可以形象直觀地了解災(zāi)情，受到中央領(lǐng)導(dǎo)和廣大觀眾的一致好評(píng)。中央電視臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)羅明為此專(zhuān)門(mén)打來(lái)電話(huà)，對(duì)國(guó)家測(cè)繪局的支持表示感謝。
    為了讓中央領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門(mén)在第一時(shí)間了解災(zāi)情，中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院還在自主研發(fā)的政府地理信息系統(tǒng)平臺(tái)GeoWindows的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了應(yīng)急決策地理信息系統(tǒng)和汶川地震災(zāi)情綜合地理信息服務(wù)系統(tǒng)。研究院政府地理信息系統(tǒng)研究中心主任劉紀(jì)平博士為記者介紹和演示了這兩套系統(tǒng)，令記者大開(kāi)眼界，同時(shí)深切感受到了測(cè)繪高新技術(shù)的巨大魅力。
    應(yīng)急決策地理信息系統(tǒng)采用空間信息、電子政務(wù)等高新技術(shù)，整合了各相關(guān)部門(mén)的災(zāi)情遙感監(jiān)測(cè)信息、地震信息、地質(zhì)災(zāi)害信息、人口與經(jīng)濟(jì)信息等，具有災(zāi)情信息空間定位、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)與分析等多種功能。通過(guò)系統(tǒng)可以很快查到5月12日以來(lái)每天發(fā)生的4級(jí)以上地震所在的位置、震級(jí)、波及的市縣和發(fā)生時(shí)間，各種地震災(zāi)害的分布情況，包括滑坡、堰塞湖、倒塌的建筑物、受損道路、阻塞河道等。
    以備受關(guān)注的堰塞湖為例，系統(tǒng)中將30多處堰塞湖全部標(biāo)注出來(lái)，只需輕輕點(diǎn)擊鼠標(biāo)，每個(gè)堰塞湖的名稱(chēng)、經(jīng)緯度、高程、所在的河流、所處市縣，以及決堤之后潛在的淹沒(méi)面積、受災(zāi)人口、可能影響的村莊數(shù)等，全都一清二楚。系統(tǒng)還加載了每個(gè)受災(zāi)縣市的衛(wèi)星影像和航空影像，通過(guò)災(zāi)前災(zāi)后影像對(duì)比，很快就能判斷出哪些地方出現(xiàn)了滑坡、坍塌，哪里形成了堰塞湖……
    系統(tǒng)不僅支持多源信息的整合，還實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急事件全過(guò)程的可視化，為建立國(guó)家級(jí)應(yīng)急地理信息平臺(tái)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。汶川地震發(fā)生后，根據(jù)國(guó)務(wù)院應(yīng)急辦和電子政務(wù)辦的要求，該系統(tǒng)被迅速安裝在國(guó)務(wù)院應(yīng)急辦和國(guó)務(wù)院辦公廳電子政務(wù)辦公室，并進(jìn)行了10余次數(shù)據(jù)和軟件更新，直接為中央領(lǐng)導(dǎo)了解災(zāi)情和輔助決策提供信息服務(wù)。
    汶川地震災(zāi)情綜合地理信息服務(wù)系統(tǒng)則集成了災(zāi)前災(zāi)后各種遙感影像和經(jīng)過(guò)解譯的災(zāi)情信息，并與基礎(chǔ)地理信息、人口經(jīng)濟(jì)信息有機(jī)結(jié)合。通過(guò)系統(tǒng)可以進(jìn)行受災(zāi)縣各種災(zāi)情的可視化查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、量算和分析。
    記者現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)了這套系統(tǒng)的強(qiáng)大功能。在12個(gè)重點(diǎn)災(zāi)區(qū)縣災(zāi)情三維可視化子系統(tǒng)中，隨著鼠標(biāo)的移動(dòng)，記者仿佛自己駕著飛機(jī)在災(zāi)區(qū)上空飛行俯瞰（如圖）。點(diǎn)擊系統(tǒng)中任意一個(gè)興趣點(diǎn)，就可以立即獲悉每處堰塞湖的位置、面積，受損公路、鐵路的長(zhǎng)度，滑坡的范圍，倒塌居民點(diǎn)的受災(zāi)人口，農(nóng)田損毀造成的經(jīng)濟(jì)損失等各類(lèi)信息。這套系統(tǒng)集成了目前獲取的災(zāi)前與災(zāi)后所有地理和人文信息，可為災(zāi)情監(jiān)測(cè)與評(píng)估、災(zāi)后重建規(guī)劃提供科學(xué)參考。
    此次抗震救災(zāi)是對(duì)測(cè)繪技術(shù)體系和應(yīng)急能力的一次大考驗(yàn)。我們的科研人員在祖國(guó)最需要的時(shí)候勇?lián)�重任，不畏艱險(xiǎn)，全力以赴，夜以繼日，為抗震救災(zāi)提供了及時(shí)可靠的決策依據(jù)，使測(cè)繪工作的基礎(chǔ)性、先行性和重要性得到彰顯�？梢哉f(shuō)，如果沒(méi)有現(xiàn)代測(cè)繪高新技術(shù)的有力支撐，是難以滿(mǎn)足抗震救災(zāi)對(duì)測(cè)繪保障的緊迫需求的。