1自然災害監測評估對空間數據的需求

1.1自然災害監測評估技術框架

大多數情況下，自然災害不以單一災種出現，往往會以災害鏈的形式存在，一種自然災害會引發一系列的次生災害現象，形成災害鏈。常見的災害鏈有4種，即臺風-暴雨災害鏈、寒潮災害鏈、干旱災害鏈和地震災害鏈（史培軍，2002），因此，對致災因子的監測需要結合災害鏈形成演化的特點，對致災因子的強度、頻率、持續時間、區域范圍、起始速度、空間擴展、重現期等指標進行監測。承災體包括自然資源和社會資源，監測的目的是對人類、財產、資源等脆弱性進行評估評價。災情監測指標包括生命線、生產線、城鄉住房、基礎設施和生態環境等損失破環情況，為人員受災情況和災害直接經濟損失、災害社會影響評估提供空間信息支撐。在以上基礎上，利用數據處理、信息挖掘、災害模擬與仿真、災害應急監測、空間數據管理和智能決策等技術，通過集成轉化空間數據應用處理和服務的先進成果，圍繞防災、抗災、救災不同階段的需求，開展自然災害風險評估、自然災害災情評估、恢復重建規劃與評估，開展災害信息服務和決策支持。

1.2自然災害監測評估與空間數據需求

傳統的地面監測在時效性和覆蓋面上局限性比較大，目前，衛星遙感、航空遙感技術已經進入一個能動態、快速、多平臺、多時相、高分辨率地提供對地觀測數據的新階段。隨著遙感技術在重大自然災害領域的應用深度不斷擴大和延伸，災害管理對空間技術應用的需求也日益迫切。從災害管理周期角度分析，在災害預警與風險評估階段，利用空間數據可以實現大范圍的災害普查，以及對孕災環境、致災因子、承災體等災害背景信息的提取與分析，開展災害脆弱性評估評價，從而對災害發生的風險等級、災害高風險區進行劃分與評估，為減災措施的制定提供依據；在災害應急響應階段，利用空間數據可以實現對災情信息的動態監測與評估，為開展必要的災害應急救助、災害監測、綜合評估，以及次生災害的風險預警提供重要的空間信息決策依據；在災后恢復重建，以及減災階段，空間數據能夠支持災區恢復重建規劃編制，并對恢復重建的進度、效益、質量進行動態的監測評估，為恢復重建，以及減災設施建設的監督提供準確的決策依據。以2013年4月20日發生的四川省蘆山“4.20”7.0級強烈地震為例，空間信息技術在減災救災中發揮了不可替代的作用。地震發生后，由于地震造成災區交通和通訊中斷，災害管理部門迫切需要及時了解地震災區的受災情況，為災害應急救助工作提供直接的決策依據。在地震災害應急響應階段，需要開展災害應急救助、災害信息監測、災情綜合評估、次生災害風險預警等工作，包括衛星、有人飛機、無人機在內的航空遙感系統，及時地獲取到了地震災區的災情信息，為各項減災救災工作的順利開展，提供了客觀、科學、準確的決策信息依據。圖2所示為利用重大自然災害無人機合作機制獲取的高分辨率無人機影像制作的災后雅安市蘆縣寶盛鄉房屋倒損、滑坡崩塌、道路損毀的監測評估圖。

2空間數據資源分析

2.1國外遙感衛星的發展

自從20世紀60年代人類進入太空時代以來，衛星遙感就成為觀察、分析、描述所居住地球環境的行之有效的手段。21世紀，隨著衛星遙感技術的發展和日益廣泛的應用，越來越多的國家進入民用衛星研制和運行的行列。據不完全統計，僅2006~2008年，全球已經發射或計劃發射新的民用航天遙感衛星系統就有18個，其中包括新一代高分辨率衛星，這一領域的國際競爭與合作都在加強。由于空間技術得到世界各國的重視，全球主要發達和發展中國家均發展了各自的遙感衛星系列。目前，衛星遙感技術的發展整體上呈現三大趨勢：一是衛星系統由單一系列向星座組網發展，提高重訪周期和綜合觀察能力；二是衛星傳感器由中高分辨率向高分辨率延伸，由單一角度觀測向多角度和立體測量跨越，由空間維向光譜維拓寬；三是衛星定位精度不斷提高，遙感應用由定性向精確定量化發展。

2.2中國遙感衛星的發展

中國作為自然災害種類較多、發生頻繁的國家之一，遙感技術已經在防災減災中發揮著重要的作用。為加強我國自然災害監測預警能力，提高自然災害風險管理、應急管理和綜合評估水平，在不斷完善自然災害監測站網、災情上報和統計核查系統建設的同時，更加重視對地觀測技術在國家防災減災中的科學、技術和應用能力建設，目前已經初步形成了由環境與災害監測預報小衛星星座、氣象衛星、海洋衛星、資源衛星和航空遙感系統等構成自然災害空間基礎設施并建成了相應的業務應用系統，在應對近些年來國內外發生的多場重大自然災害中發揮了不可替代的重要作用。

2.3防災減災空間數據資源分析

理論上，任何一個遙感衛星系統都可以用于防災減災工作，能夠為防災減災提供服務的主要遙感衛星系統包括光學遙感、微波遙感等幾種衛星系統。目前，國內外在軌運行的遙感衛星包括高、中、低軌衛星系列(星座)，最高空間分辨率達到0.41m，最短重訪周期達0.5d，可以用于災害發生地區的災情快速、精確提取和科學評估。國內外在軌主要微波遙感衛星覆蓋了X，C，L，S等頻率的多種極化模式，可以用于多云多雨多霧地區的快速成像、地面目標識別和災情損失評估等。航空遙感能以較短的反應時間對特定區域進行大范圍多次重復觀測，提供高時間、高空間、高光譜分辨率的遙感數據。在2008年汶川地震、2010年玉樹地震和舟曲特大山洪泥石流災害、2011年云南盈江縣地震、2012年的云南彝良地震及2013年的四川省蘆山“4.20”7.0級強烈地震中，民政部國家減災中心利用最高分辨率達0.1m的航空影像對災區的災害范圍、基礎設施實物量、直接經濟損失進行了精細評估，對交通線擁堵、堰塞湖、滑坡泥石流、居民安置點分布與規劃、房屋恢復重建等情況進行了監測評估。

3重大自然災害監測評估的空間數據共享存在的問題

空間技術減災涉及空間數據的獲取、傳輸、管理、應用和服務等多個環節，空間數據獲取是前提，交換共享是保障，海量數據智能管理是基礎，集成應用是核心，信息服務是目標。事實上，我國空間基礎設施及其空間數據資源分布在多個不同的部門，由于體制機制等多種原因造成空間數據共享不暢，重大自然災害應急協同意識不強，使得空間數據的優勢在提升國家防災減災能力過程中不能得到充分發揮。

3.1空間數據獲取缺乏統籌協調

我國空間基礎設施及其空間數據資源分布在多個不同的部門，在自然災害發生時，尤其是在重特大自然災害發生時，各部門均能夠在災害發生后第一時間充分發揮自身的優勢和能力，組織協調所擁有的空間數據獲取資源，對受災地區進行應急觀測，快速獲取災區空間數據。但是由于缺少以災情和救災工作為整體需求的國家空間數據應急獲取任務的統籌規劃與協調，各部門所制定的應急觀測任務存在大量冗余，導致應急獲取得到的衛星遙感和航空遙感數據在空間和時間覆蓋完備性上存在嚴重不足，一些災區被大量重復觀測，一些災區則缺少必要的應急觀測數據，同時觀測時間上也難以保證必要的持續性、連貫性，不能滿足災害全面系統評估在空間維度上災區范圍全覆蓋和時間維度上災害過程關鍵時段數據獲取的基本需求。

3.2空間數據共享缺乏機制保障

我國空間數據的獲取和生產正在大規模開展，國家、部門、地方和單位每天都在獲取和生產大量的空間數據和專題應用產品，全國已經建成多個大型空間數據庫。由于體制機制、部門利益、狹隘的政績觀、安全保密考慮和缺乏組織協調等多種原因，目前大多是各自為戰，許多數據庫只是限于本部門、本單位使用，重大自然災害監測與評估空間數據共享機制建設尚未形成，更難以達到多個系統之間的業務協同，導致一方面空間數據資源嚴重不足，難以滿足實際需要，另一方面重復建設現象嚴重，有限的空間數據資源大量閑置，不能得到充分利用，限制發揮其應有的作用。于是，一個值得注意的現象是在重大自然災害發生時，會出現多個部門根據自身所掌握的空間數據生產出的大量信息產品，基本上是互相模仿、低水平重復和災區的局部信息反映，難以生產出具有綜合性、全面性和針對性的能夠體現高水平的專題信息產品。同時，空間數據共享機制建設和運行存在重災時輕平時、重大災輕小災的現狀，嚴重地影響了包括災害科學研究在內的綜合減災能力的提升。

3.3空間數據共享缺乏技術系統支撐

空間數據共享技術系統是指在計算機網絡環境下建立的用于空間數據接入、傳輸、交換、共享的分布式技術系統，橫向將同一層級的相關部門數據獲取與共享系統互聯，縱向實現國家到地方與部門業務相關的多層級數據獲取、分發和服務系統互通。空間數據共享需要技術系統作為支撐保障，然而，在國家防災減災領域這樣的技術系統尚未形成，主要體現在跨部門的數據共享缺乏長效穩定的數據共享鏈路，特別是軍民數據共享鏈路缺乏技術支撐，在應對重大自然災害時，在已經建立的共享聯絡機制保障下，部門間數據共享交換仍以不同存儲介質通過人員運送進行，工作量大，時效性差。跨部門、跨層級的空間數據共享平臺尚未建立，盡管已經建立了多個與防災減災相關的技術支撐系統，相互之間從數據共享標準體系、技術接口、交換共享協議和系統間的連通性均存在較大差距，形成了一個個的封閉孤立技術系統，導致綜合利用多源空間數據開展應急處置任務反應速度慢，多系統的整體效益低下，嚴重地制約了空間數據的共享乃至防災減災工作有效的信息支撐保障。因此，迫切需要建立天地一體化的端到端的“一站式”防災減災空間數據共享網絡和技術平臺，以滿足減災與應急工作的需求。

3.4空間數據應用缺乏相互協同支持

防災減災領域空間數據應用需要在深入分析空間信息產品與服務需求的基礎上，建立產品與服務體系，根據各部門在災害管理中的職能定位，確定空間信息產品研制、生產和服務的任務分工，建立數據鏈、信息鏈和產品鏈，實現部門間相互支持、協同服務的工作模式。然而，這種工作模式的建立已經在專家層面上有所研究和呼吁，但尚未在工作中實現，這也是造成空間信息服務低水平重復和服務不充分并存的主要原因之一。在《國家綜合防災減災規劃(2011~2015年)》中提出了實施“國家綜合減災與風險管理信息化建設工程”，正是基于這種現狀，計劃利用信息化手段和多種基礎信息資源，建立災害管理及空間數據減災應用“系統的系統”和業務協同機制，加強空間數據集成應用能力，實現相關部門之間涉災業務協同、資源共享和規模化應用，提升自然災害信息獲取、分析、研判、決策能力。

3.5空間數據共享缺乏統一標準規范

標準規范是空間數據共享和協同應用的軟環境保障。在基礎類標準規范中，目前只有“地球空間數據交換格式”成為國家標準，但缺乏相應的軟件工具，國內使用還不普遍。一些重要的數據標準，如空間元數據標準、空間元數據系統運行規范、空間數據共享模型等還停留在方案設計階段，與真正成為國家標準還有相當大的距離；一些重要的基礎性標準，如空間信息系統軟件功能標準、空間數據傳送協議、空間互操作協議、空間信息查詢與服務標準等尚未開始研究。在應用類標準規范中，尚未建立一個行業的空間信息系統技術規范或標準。在行業和工程標準規范中，也沒有建立空間信息系統軟件質量標準、空間信息應用工程質量標準、工程承擔單位資質論證標準、建設標準等。

4解決途徑

4.1加強重大自然災害空間數據共享統籌協調

為加強空間數據共享，促進重大自然災害應對空間信息服務能力，需要在不斷完善國家綜合防災減災管理體制的基礎上，圍繞各類自然災害和災害管理全過程信息支撐的重大需求，加強國家空間數據資源的頂層設計和統籌規劃，建立健全防災減災空間數據獲取與共享機制，不斷強化統籌協調力度，明確和細化空間數據共享和應用各節點責任，固化和發展與國家防災減災工作機制相配套的空間數據共享運行流程和程序，確保機制落到實處。防災減災空間數據獲取與共享機制建設需要與時俱進和不斷優化，需要加強防災減災領域空間數據獲取與服務全社會有序參與的社會動員能力，需要健全部門之間、區域之間、政府和企業之間的協調聯動，最大限度避免以往一些機制存在的對接不暢、運行效率不高等問題。需要建立空間技術應對重大自然災害應急預案，空間數據獲取、共享和應用的各關聯單位建立應急預案和響應工作規程，注重應急預案可操作性和可應用性，注重各級預案有效銜接，形成應急預案體系并定期開展演練，充分發揮各方力量，提高重大自然災害應急工作效果。

4.2加強重大自然災害空間數據基礎設施建設

充分利用互聯網和國家電子政務網絡，加強重大自然災害空間數據開放共享信息化建設，逐步實現安全互聯互通、資源共享公用和業務協同，深化空間數據信息資源的開發利用。充分利用國家正在建設的人口信息資源庫、法人單位信息資源庫、空間地理信息資源庫、宏觀經濟信息資源庫和文化信息資源庫等，面向防災減災業務要求，加強空間數據與它們之間的集成應用、融合應用和綜合應用，發展面向防災減災應用的空間分析模型庫、方法庫和決策支持系統，形成一批防災減災空間數據共享應用信息系統和業務支撐系統，實現跨部門、跨區域、跨層級防災減災信息系統的協同互動和資源共享，提高對我國大城市、城市群、人口密集區和經濟核心區的災害風險調查與評估能力，提高城鄉區域和基層社區的空間信息服務能力，提高重大自然災害的綜合防范和應對能力，提升應急救災信息預測預警通報、綜合分析研判和決策指揮支持能力。加強自然災害空間數據信息基礎設施建設，加強對地觀測系統的天地統籌、地面應用系統統籌，全面提升我國衛星遙感和航空遙感數據資源的自主保障能力。完善自然災害“天、地、現場”一體化立體監測體系，提高綜合觀測、高分辨率觀測、應急觀測能力，逐步建成國家統一的衛星遙感數據接收和處理系統，構建物理分散、邏輯集中、共享開放的遙感數據中心和共享服務平臺。加強衛星遙感、通信廣播和導航定位基礎設施融合，提高信息傳輸與服務能力，縱向上實現多級平臺互聯互通與協同服務，橫向上連通各類用戶，實現便捷、及時的一站式空間數據共享服務。健全技術體系，完善服務能力，實現全天候、全天時、全球范圍的災害監測業務運行系統，形成為防災減災公共服務提供標準化、規模化和可持續更新的空間信息產品與服務體系，提高跨部門協同的高層次空間數據綜合應用服務水平。同時，要積極建立和利用空間技術減災領域的各種國際合作機制，拓寬空間數據資源獲取渠道，在重大自然災害應急情況下共享盡可能多的實時衛星數據。

4.3加強重大自然災害空間數據共享軟環境建設

目前，國家在空間數據信息共享方面的法律法規建設相對滯后，法律法規體系不完備，關于對地觀測數據采集、共享、應用等方面的立法工作仍處于研究論證階段，需要從國家戰略高度，根據空間基礎設施持續發展和空間數據開放共享的需要，建立適合我國國情的法律法規體系，完善和制定單項法律法規。在防災減災領域現行的相關法律法規基本上都是由各部委牽頭制訂的單災種法律法規，相關法律法規的銜接性較差，需要建立一部“總攬全局、立足綜合”的綜合減災基本法，并將空間數據獲取與共享的相關規定納入其范疇。在空間數據共享政策方面，需要加強對空間數據共享過程中產權保護的政策創制，提高全社會對空間數據資源及其產品著作權的保護意識，明確空間數據信息的產權歸屬、產權的具體內容、信息共享中的產權定位，以及產權轉讓過程中的保密要求，防止出現盜版行為，保障空間數據獲取、生產和增值服務投資方獲得經濟效益和社會效益的權益。按照我國的著作權法，空間數據信息產品中存在的著作權包括發表權、署名權、修改權、保護作品完整權、復制權、發行權、出租權、展覽權、表演權、放映權、廣播權、信息網絡傳播權、攝制權、改編權、翻譯權、匯編權和應當由著作權人享有的其他權利。在數據政策方面，需要在平等無歧視原則下，制定關于空間數據獲取、原始數據共享、國產衛星數據推廣、產品分類分級、增值產品服務、數據存檔、數據記錄、數據檢索、數據保密、數據分發、數據共享、數據版權和許可、國際服務等方面的政策，并規定在重大自然災害事件應急期間，空間數據獲取管理單位應該根據國家應急工作實際需要，根據應急等級確定優先目標區域，在保證時間指標和質量指標的前提下開展空間數據共享服務。

在防災減災領域空間數據共享標準規范體系方面，需要加快多層次、多專題的數據與服務標準規范制定和完善，從國家層面強化部門、領域空間數據的標準化，建立空間數據標準產品、災害監測信息產品和災害預報預警、模擬仿真、評估評價等專題產品，以及資源共享、互聯互通、數據整合、網絡集成應用等構成的防災減災標準規范體系，統一各級空間數據及其減災專題產品的時空基準、信息編碼、數據網絡交換協議和元數據標準，既要重視分類建立，也要重視綜合集成，形成行業標準和國家標準，與國際標準接軌，促進防災減災領域空間數據共享、聯動更新、應用集成和協同服務體制機制建設，保障防災減災領域空間數據資源開發利用和跨部門、跨地區網絡化信息系統的建設與運行。同時，加強防災減災領域空間技術應用的人才培養、專業隊伍和機構建設，加強專業教育與科學普及、知識評估和知識更新并使之常態化、機制化，也是重大自然災害空間數據共享軟環境建設的重要組成部分。

5結論和討論

我國建立空間數據資源共享在標準、政策與立法方面還存在許多待解決的問題。需要完善和明確國家減災空間數據信息共享的指導方針，建立相應的政策體系和法律法規，建立信息共享的管理環境；需要建立完整的國家減災空間數據信息的標準體系，統一部門間、系統間和不同歷史時期數據的標準；需要解決信息封閉、信息壁壘和信息壟斷的問題；引入市場機制，合理制定價格，推動信息共享。因此，為了促進數據資源的開發利用、保障國家安全、提升社會管理水平，我國減災空間信息資源應以共享為核心，以建立減災空間數據信息共享機制為重點，加強我國對空間信息基礎設施發展的宏觀協調，打破部門和單位的界限，激活現有資源，提高利用效率，充分利用現代化先進的信息技術，在全面整合、優化現有資源的基礎上，建立我國防災減災空間數據信息基礎設施，為我國防災減災服務。

本文作者：范一大 單位：民政部國家減災中心、民政部減災和應急工程重點實驗室