邵芸:应加强微波遥感对地质灾害的监测作用

2010-12-27 10:33 来源: 科学时报
1155 收藏到BLOG

  邵芸,IEEE地球科学与遥感协会会员,现为中国科学院遥感所微波遥感部门主任及遥感科学国家重点实验室副主任。

  自1986年到中国科学院遥感所工作以来,她一直从事雷达遥感基础与应用研究工作。作为中方项目负责人,邵芸参加了多项跨国合作研究项目,包括中美国际合作“航天飞机SIC-C/X-SAR”项目,中加国际合作“GlobeSAR全球雷达遥感”项目,中日地球资源卫星项目以及中加国际合作“加拿大雷达卫星应用发展”(ADRO)项目等。另外,她还主持了中国“863”计划课题及中科院科技奥运项目等。

  遥感,顾名思义就是遥远的感应,是借助对电磁波敏感的仪器,在不与探测目标接触的情况下,揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。遥感技术有很多应用。如互联网地图的Google街景,就是一项应用遥感技术的特色服务。其高分辨率的遥感图像、交通建筑图、导航的基础信息都从遥感数据而来。

  汶川地震让公众认识遥感技术

  2008年5月12日,四川省汶川县突遭8级强烈地震袭击。灾情发生后,国家有关部门首先锁定汶川县为受灾最严重的地区,解放军、武警、消防人员等首批救援部队第一时间赶到汶川实施救援。

  汶川县位于四川省阿坝藏族羌族自治州境内,地处四川盆地西北缘。复杂的地形条件给灾情的辨识、分析判断带来了很大麻烦。

  邵芸告诉《科学时报》记者:“刚开始时,所有救援部队去的都是都江堰,因为都江堰离震中最近。我的一个同学当时是国家地震局搜救队的总工,他跟我讲他们当时根本不知道北川也需要救援。”实际上,北川受灾情况更严重。

  邵芸1988年参加中英政府间合作项目,从事新疆遥感找矿工作。1989年回国后就致力于微波遥感研究,理论、技术和应用方面都有涉猎。

  最近几年中国地质灾害频发,引起了邵芸的关注。汶川地震突发,邵芸感到这正是遥感技术发挥特长的时刻。她和所里专家全天24小时待命,当拿到意大利提供的地震灾区雷达遥感数据后,立刻开始对数据进行分析。

  “当时遥感所是第一个向国家提供关于都江堰房屋损失情况雷达遥感数据报告的,也是第一个向国家领导提出北川可能是受灾更加严重的地区。”邵芸说。

  汶川地震让公众真正认识到了遥感技术的巨大作用。同时,遥感工作者通过这次经历,也加强了把遥感技术应用于地质灾害监测的认识。

  邵芸说:“做了这么多年微波遥感研究,让我最自豪、最骄傲、最欣慰的还是遥感在救灾方面的应用。这是人命关天的事情。我做的事情是对国家、对人民有用的,就觉得很欣慰。”

  地质灾害监测和评估需要微波遥感

  遥感技术系统由遥感平台、传感器、信息传输装置、数字或图像处理设备以及相关技术组成。根据遥感平台的不同,分为近地遥感、航空遥感和航天遥感三种类型;按传感器特征还可分为可见光遥感、红外遥感和微波遥感等。雷达遥感就是微波遥感的一种。

  邵芸认为,每种探测技术的作用是不一样的,各有特色和优势。实践中要根据需要使用最合适的技术。不同的传感器作用不同,应用范围也不一样。比如,红外遥感可用于煤火监测以防止煤矿的自燃。干涉雷达遥感则可以监测地下水或开矿造成的塌陷和地面沉降。雷达遥感具有全天候全天时工作能力,并对冰、雪、土壤、森林等有一定穿透能力,能主动发出信号,使得雷达遥感在很多领域都有用武之地,包括地质灾害的监测。

  玉树地震发生后,邵芸领导的微波遥感研究室利用玉树震前和震后获取的遥感数据,分析出玉树地震引起较大范围地表形变,地震变形沿玉树—甘孜断裂带向南东东方向扩展。

  大家公认地震不可预报,是世界性的科学难题。以前,科研人员用板块构造学说解释地震的成因,但实际上地震的成因可能复杂得多。

  邵芸认为,沿太平洋地震带用板块构造学说可以得到一定的解释。但汶川、玉树地震,不是在板块边缘或所谓的板内地震,按照板块构造学说的弹性回跳理论解释地震,似乎并不全面,实际应该更复杂。

  “虽然地震预报很困难,但还是有很多手段。综合运用这些手段,把大家的力量集中起来,我觉得在不远的将来还是有希望解决地震预报这个难题的。”邵芸说。

  中国有句俗语:“上天容易下地难”。截至2003年底,全世界共成功发射5053颗人造卫星。现在,人类能够观察外太空、观察地球表面,但很难知道地底下几公里、几百公里到底发生了什么。

  地震后可能发生崩塌、滑坡、泥石流等次生灾害,其造成的损失对地震的危害起了放大作用。邵芸表示,在对次生灾害的监测预防中,雷达遥感可以起很大作用。

  微波遥感技术研发仍存问题

  邵芸说,目前我国微波遥感的理论和应用研究方面仍存在不少问题,必须引起重视。她以雷达遥感为例作了分析。

  首先,数据来源就是一个难题。目前,我国机载雷达很多,但没有民用雷达卫星。我国使用的卫星雷达数据基本上都是外国提供的。

  邵芸说,卫星是有国籍的,因此很多数据都需要付费使用,除了国际合作项目或者发生重大灾害时,数据才可以共享。国际上雷达卫星做得比较好的是欧洲太空局。在亚洲,日本做得比较好。我们提倡国际间的广泛合作,但我国在科学布局上应有雷达遥感的一席之地。

  其次,我国地面观测网数量有限,密度不够。应在全国增加一定数量的观测站,科学部署,才能使灾害发生前不仅能确定某个大范围可能发生灾害,而且能确定受灾的具体地点。最好能够建立卫星星座,在降低技术要求的同时降低费用。

  此外,遥感数据分析能力也需要改进。遥感数据分析需要建立模型和实验。邵芸认为:“目前模型和软件做得比较好,但在实验过程中发现有些模型虽然理论上很成功,但实际应用中会出现偏差。因此,模型的精确性和软件自主研发急需加强。”

  对于遥感技术未来的发展,邵芸很有信心。她说:“从雷达技术本身来讲,雷达还能做得更好。而且,遥感技术的应用前景非常广泛,对地震预测、地质灾害的预测预报、灾后监测、灾后评估都有帮助。目前,新型传感器的研究需求论证也在做的过程中,其前景怎么说都不为过。”