高分遥感在长宁地震监测中的应用

文/ 李莉 孙晓敏

▲图1 “高分二号”拍摄的长宁灾前影像

▲图2 长宁县双河镇灾前地物分类

▲图3 双河镇区域“高分三号”获取的条带SAR图像（地震前）

▲图4 双河镇区域“高分三号”获取的高分辨率SAR图像（地震后）

6月17日22时55分，四川宜宾长宁县发生6.0级地震，震源深度16公里。在确定震中位置后，航天创智团队综合分析了高分一号、高分二号、高分三号、高分一号B/C/D星和高分四号等国产卫星拍摄的图像，开展了灾害初步遥感解译。

高分系列卫星包括高分一号卫星、高分一号B星、高分一号C星、高分一号D星、高分二号卫星、高分三号卫星（也称SAR卫星）、高分四号卫星、高分五号卫星以及高分六号卫星，在防灾减灾中高分系列卫星遥感提供了精准、广域及持续的感知能力，可实现灾前的风险识别、灾中的灾情评估和灾后的全局监测。在617长宁地震中，高分系列卫星应用于受灾区域的监测和评估，通过解译卫星影像能清楚地看到受灾区域的建筑破坏和道路损毁情况。

为明确灾情严重程度，需采集受灾区域灾前灾后的卫星影像。灾前影像可使用分辨率较高的光学卫星影像，比如分辨率可达0.8米的“高分二号”影像，对长宁县进行监测；选择灾前日期较近的几天内影像，并保证云量少，且不会覆盖重点监测区域。使用全色融合技术对卫星影像进行融合，可看到分辨率更高的四波段光学影像。图1是长宁县双河镇受灾前的影像。

灾后区域通常因为受到云量的影响而无法使用光学影像进行监测，而“高分三号”恰好解决了云层遮挡的问题。“高分三号”作为合成孔径雷达卫星可突破云层，分辨率达到1米，涵盖多种成像模式，具有全天时、全天候对地面观测的能力，能够广泛服务于我国海洋、减灾、水力及气象等多个领域，为海洋开发、陆地环境资源监测和防灾减灾等提供重要的技术支撑。

在分析卫星影像时，还要借助于遥感软件envi来对受灾区域进行地物分类，以便于后续对于不同类别用地的受灾评估和监测。

城镇损坏区域检测与评估

通过对损毁建筑物的散射特性分析，可以发现未受损毁的建筑物其物理散射特性是有规则的，而建筑物受到损毁甚至是完全倒塌的情况，在对应的VHR（超高分辨率）SAR影像里面主要表现为漫反射。为了能够清楚地看到城镇受灾情况，团队对“高分三号”灾前灾后影像进行预处理，处理后的结果如图2和图3所示。

由图4可以看到，绿色框内所标注的建筑群区域比较规整，没有大片建筑倒塌的情况，红色椭圆框内图像不再那么规整，该区域出现了较严重的破损。

▲图5 灾前双河镇建筑群光学影像

▲图6 灾后双河镇建筑群SAR影像

▲图7 X206部分路段光学影像 （灾前）

▲图8 X206部分路段SAR影像（灾后）

▲图9 X206部分路段SAR图像（震前）

▲图10 X206部分路段SAR图像（震后）

图5是双河镇建筑群的灾前光学影像，图6是灾后双河镇建筑群的SAR影像，对比两幅影像，可以看到红框区域内路段坍塌。图7和图8是同一区域的灾前灾后对比图，比较左右两幅红框内区域，可以发现灾后该路段损毁较为严重。

使用伪彩色合成的方法对极化SAR影像进行处理，可以提高图像的信息识别效果。为了更清晰地对比受灾程度，将震前和震后的SAR图像进行伪彩色处理，可以看到图10中红色方框内图像的颜色相对图9更黄，这表明该区域地震后发生了明显变化。图9中的X206部分路段道路整体清晰可见，而图10中部分路段已经受到地震破坏，脉络不清晰。

公路受灾情况检测与评估

基于上面的方法同样对双河镇区域的公路受灾情况进行分析。图12红色椭圆框标注了道路异常区域，明显地看出该公路部分路段遭到阻塞。由图13可以看到，卫星遥感监测到的公路受灾情况得到了验证。

从上述两个案例可以看到，高分遥感在防灾减灾中能够发挥较大的作用，使用灾害变化检测方法对灾前灾后影像进行分析和解译，有效地完成了灾害评估和监测任务。

“关于地震方面，我们目前掌握的星源还不能做到预测，这同我们前不久发布的卫星遥感火情监测平台是一样的道理，我们可以做的是监测。而地质灾害方面的监测，我们团队近年来一直在服务地方，在云南、西藏和江西部分市县地区，根据区域的地质情况，分析地质塌陷风险、山体滑坡风险，再根据当地居民的生产生活情况，我们会形成一个地质灾害风险评估图，据此综合指标进行监测评价，形成地震监测的强风险点，进行重点关注和防护；灾后阶段，我们主要形成一个灾情评估专报，如哪些道路不通了，哪里房屋损毁了、损毁了多少，最佳救援路线规划等等。”航天创智团队负责人徐崇斌谈道。

▲图11 双河镇出口进入S26宜叙古高速路段光学图像（灾前）

▲图12 双河镇出口进入S26宜叙古高速路段SAR图像（灾后）

▲图13 对应位置的交通路况