北斗卫星导航系统在减灾救灾方面的应用

北斗卫星导航系统在减灾救灾方面的应用一．关于北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，2012已经具备亚太区区域导航、定位和授时能力，2020年将覆盖备全球区域。北斗系统定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒，并支持报短文通信。二．关于中国自然灾害情况中国是世界上自然灾害最严重的少数几个国家之一。中国的自然灾害种类多，发生频率高，灾情严重。中国自然灾害的形成深受自然环境与人类活动的影响，有明显的南北不同和东西分异。广大的东部季风区自然灾害频发、灾情比较严重的地区，内陆地区，特别是山地丘陵地区地质灾害较为严重。中国幅员辽阔，地理气候条件复杂，自然灾害种类多且发生频繁，除现代火山活动导致的灾害外，几乎所有的自然灾害,如水灾、旱灾、地震、台风、风雹、雪灾、山体滑坡、泥石流、病虫害、森林火灾等，每年都有发生。自然灾害表现出种类多、区域性特征明显、季节性和阶段性特征突出、灾害共生性和伴生性显著等特点。三．北斗卫星导航系统在减灾救灾方面的应用北斗卫星导航系统兼具导航、定位、授时、短报文等多种功能于一体，在自然灾害救灾预警发布、灾情管理服务、灾害应急响应、救灾物资调配、灾情核查评估等业务工作中发挥着重要作用。第一：北斗终端可以避免地面通信网络中断情况重特大自然灾害发生后，容易造成灾区地面通信网络中断，灾情难以第一时间上报给上级民政减灾救灾部门。向基层城乡社区报灾人员配发具有短报文功能的北斗终端，可以通过北斗短报文，第一时间将灾后情况快速上报，为救灾决策提供支持；同时，北斗终端的应用有助于上级民政部门及时采取救灾措施，调度人员和物资。第二：北斗终端可以消除灾情报送网络的盲区或盲点由于基层灾情报送网络的覆盖面有限，在地形复杂的偏远山区、牧区及边疆省份部分地区还存在通讯盲区，手机及地面宽带网络还不能有效覆盖到，推广应用北斗终端，可以有助于消除全国民政灾情报送网络的盲区或盲点。第三：北斗终端可以实现救灾物资调运进度的有效监控在重特大自然灾害发生后，救灾物资调运过程监控如果依靠传统电话联络，将无法实时监控救灾物资运输调度的位置与状态，如果为救灾物资调运车辆配备北斗终端，可以实现救灾物资调运进度的有效监控。第四：北斗系统与移动手持终端APP结合可提升灾害信息服务水平灾害发生之后需要安全、可靠、稳定的集成化信息服务平台，以支持灾害现场应急救援信息保障。将北斗系统与移动手持终端的APP应用结合，可以实现面向灾区应急救援人员及灾区社会群众进行救灾预警信息、灾情信息的定向快速发布，提升灾害信息服务的水平1.大风灾害监测：利用北斗卫星导航探空仪可以实时测量大气的风速和风向，最大风速可测150m/s,精度1m/s，风向精度3度减灾救灾：为渔船提供导航、遇险求救、渔讯等增值信息服务，每当台风即将来临时通过北斗通信终端向渔民发送台风预警预报信息。同时在台风登陆时，在现有电力、通信、道路等基础设施损害严重的情况下，利用北斗的定位、授时、短报文等功能，以及北斗卫星通信手段可以在救灾过程中提供位置、时间、通信等服务。2.洪涝洪涝灾害是比较常见的自然灾害之一。气象卫星遥感水情监测和北斗卫星大气水汽监测，可以预报短期强降水。汛期期间，卫星气象中心利用气象卫星和多种高分辨率卫星资料监测全国范围和七大江河流域的水情变化。同时通过北斗卫星对局部地区大气水汽的监测预报短期强降水情况。北斗卫星还可以无人值守实时测量水位的高度，对河流水库的水位进行监测。北斗卫星导航系统在洪涝灾害时报警的应用，实现了警报发放无盲区、控制超远距离，并能将警报发放结果及时回传到控制中心，这一系统在防灾救援中能及时有效地提供警报信号，特别是在洪涝、自然灾害来临时，能针对受灾区域精准发放灾情信号，引导人民群众及时防范和疏散。3..地震高精度的卫星导航接收机可以对大地形变进行实时测量。在地质活跃区域建立形变监测点可以有效的监控地表的活动状态。同时卫星导航接收机还能够监测电离层电子浓度，电离层电子活跃度的变化与地壳运动有一定的联系，也能够作为预测地震的一种手段大地震发生后灾区的手机通信基站被破坏电缆光缆被截断有线、无线通信全部中断。在这种情况下,我国自主研制的北斗卫星导航定位系统成功为灾区一线和指挥部建立了实时通道,在决策、搜救、医疗等过程中发挥了关键作用。北斗卫星导航定位系统自身具有的覆盖范围、受地面影响小、定位报告快等优势,得到充分发挥,可称为救援指挥部和前方救援人员最有力的通信助手。救援部队使用北斗卫星定位导航系统辅助救灾的指挥工作,救灾部队携带的北斗系统正在陆续发回各种灾情和救援信息北斗卫星终端用户向卫星发射短信息后,卫星可以将信息通过北斗地面控制中心和北斗星通运营中心发往全国各地的救灾指挥中心,指挥中心将命令处理后通过卫星播发给各终端，整个过程时间达到秒级，这充分保障了救援工作通信的实时性和一致性。4.滑坡泥石流监测我国是一个崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生十分频繁和灾害损失极为严重的国家，尤其是中西部地区。利用北斗卫星导航来对这些地质灾害进行监测。高精度的北斗卫星接收机配合连续基准站，可以对易发灾害的地区进行实时，高精度的监测。北斗CORS地质沉降监测方法是利用CORS连续运行卫星定位参考站技术，采用双差解算模式，在优化载波相位差分数据处理方法的基础上，同时处理基准站和监测站载波相位等数据，得到精确的监测点相对于基准点的形变量，达到地质沉降形变监测目的。由于北斗具有定位快、全天候、自动化、测站间无需通视、同时测定三维坐标、测量精度高等特点口]，是普通人工借助光学仪器测量地质沉降的技术无法比拟的，高精度北斗监测地质沉降技术具有很强的先进性和实用性。野外监测点一般是移动通信无法覆盖的地方，北斗卫星导航系统的卫星通信功能还可以解决监测数据传输的问题。这样监测站就可以实现无人值守的全自动化，建立在任何一个可能发生事故的地区。三、地质灾害检测平台中国地质环境监测院针对常见的地面沉降、滑坡等地质灾害研制了应用于北京、长三角地区、三峡库区、四川等员多个地区的基于北斗卫星的地质灾害实时监测系统，建立了能够满足地质灾害实时监测需求的、有效管理各类地质监测信息的综合监测管理系统，实现了监测数据的自动采集、实时传输与存储，快速分析与处理，同时能够管理各类地质灾害监测数据与信息，实时监测系统框架见图图1基于北斗的地质灾害实时监测系统结果框架示意图系统分为3层：底层是野外地质灾害监测点，负责自动采集该地的地质灾害监测数据，并将数据通过北斗用户终端发送给所属的地区级分中心；中间层是地区级地质灾害监测分中心，负责监测管辖范围内的地质灾害袁并对数据进行分析和处理；顶层是国家级地质灾害监测总中心，利用北斗民用管理平台直接监控各分中心以及各监测点的运行状态，同时获取该系统内各监测点的数据北斗卫星系统拥有良好的覆盖性以及监控功能，为地质灾害监测系统提供了通信链路。1．滑坡实时监测系统基于北斗一号卫星导航系统的滑坡实时监测系统，在部分地区取得了很好的应用效果。该系统由野外信息采集监测站，数字化滑坡自动监测点，北斗导航卫星通信系统和地质灾害监测分析中心4大部分组成.北斗卫星滑坡自动化远程监测系统的主要工作流程是院由野外监测站采集地下水位、降雨量、水温、地表位移，深部变形等地质环境特征数据，根据需要定时操控或由远程遥控，利用北斗卫星导航系统将数据直接发送至地质灾害监测中心。由监测中心对数据进行分析处理，同时可通过北斗系统向野外系统发送反馈信息和控制指令。基于北斗卫星的滑坡实时监测系统是一套实时、远程控制的自动化监控系统。该系统可以在传统通讯手段使用不便的地区，利用北斗卫星系统及时、准确、方便地获取各个滑坡危险地区实时监测数据，对今后滑坡灾害的调查分析和预报具有重要的意义。2.地应力实时监测系统基于北斗一号卫星导航系统的地应力实时监测系统。该系统由中心站控制处理单元、北斗一号卫星通信单元和野外数据采集单元组成。系统的基本结构如图远所示图2基于北斗卫星的地应力实时监测系统结构图3．抗震救灾应急指挥系统以北斗卫星导航系统为平台，集计算机技术、测绘技术、卫星导航定位技术、通信和图像传输等技术于地理信息系统，在掌上PAD实现抗震救灾分队与指挥部信息共享，建立了抗震救灾应急指挥系统。通过北斗卫星可以为抗震救灾提供导航、定位及实时灾情上报，协助抗震人员实施各种抗震救灾行动，从而大大提高抗震救灾能力，最大限度地减少地震带来的财产损失和人员伤亡。实时将灾区信息标绘在电子地图上并迅速发送到指挥部，及时提供准确的灾区信息，为抗震救灾决策提供了科学依据，为夺取抗震救灾决定性胜利提供可靠的技术保障。抗震救灾应急指挥系统主要包括灾情信息采集和灾情信息发布2子系统.遥灾情信息采集子系统按照其功能可分为导航监控、指挥管理、辅助决策、数据分发模块。灾情信息发布子系统包括了导航定位、应急标绘、应急信息发布模块。两个子系统均以信息管理和网络通信为支撑图3抗震救灾应急指挥系统体系结构实际应用中灾情核查人员将附有定位信息的灾情信息通过北斗卫星以短信方式传输给应急指挥中心。指挥中心将信息和数据及时汇总，并通过GIS技术将灾情信息整合到电子地图上，从而迅速开展灾情评估工作。北斗卫星导航系统良好的导航定位功能，可以为灾区的现场工作组和救援人员提供实时的定位服务，尤其是在边远山区，可以为灾情信息采集提供高效、实时的技术保障，以便及时制定应对措施。