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自然災(zāi)害監(jiān)測體系研究:重大自然災(zāi)害監(jiān)測評估問題與對策

1自然災(zāi)害監(jiān)測評估對空間數(shù)據(jù)的需求

1.1自然災(zāi)害監(jiān)測評估技術(shù)框架

大多數(shù)情況下，自然災(zāi)害不以單一災(zāi)種出現(xiàn)，往往會以災(zāi)害鏈的形式存在，一種自然災(zāi)害會引發(fā)一系列的次生災(zāi)害現(xiàn)象，形成災(zāi)害鏈。常見的災(zāi)害鏈有4種，即臺風-暴雨災(zāi)害鏈、寒潮災(zāi)害鏈、干旱災(zāi)害鏈和地震災(zāi)害鏈（史培軍，2002），因此，對致災(zāi)因子的監(jiān)測需要結(jié)合災(zāi)害鏈形成演化的特點，對致災(zāi)因子的強度、頻率、持續(xù)時間、區(qū)域范圍、起始速度、空間擴展、重現(xiàn)期等指標進行監(jiān)測。承災(zāi)體包括自然資源和社會資源，監(jiān)測的目的是對人類、財產(chǎn)、資源等脆弱性進行評估評價。災(zāi)情監(jiān)測指標包括生命線、生產(chǎn)線、城鄉(xiāng)住房、基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)環(huán)境等損失破環(huán)情況，為人員受災(zāi)情況和災(zāi)害直接經(jīng)濟損失、災(zāi)害社會影響評估提供空間信息支撐。在以上基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)處理、信息挖掘、災(zāi)害模擬與仿真、災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測、空間數(shù)據(jù)管理和智能決策等技術(shù)，通過集成轉(zhuǎn)化空間數(shù)據(jù)應(yīng)用處理和服務(wù)的先進成果，圍繞防災(zāi)、抗災(zāi)、救災(zāi)不同階段的需求，開展自然災(zāi)害風險評估、自然災(zāi)害災(zāi)情評估、恢復(fù)重建規(guī)劃與評估，開展災(zāi)害信息服務(wù)和決策支持。

1.2自然災(zāi)害監(jiān)測評估與空間數(shù)據(jù)需求

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

2空間數(shù)據(jù)資源分析

2.1國外遙感衛(wèi)星的發(fā)展

自從20世紀60年代人類進入太空時代以來，衛(wèi)星遙感就成為觀察、分析、描述所居住地球環(huán)境的行之有效的手段。21世紀，隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用，越來越多的國家進入民用衛(wèi)星研制和運行的行列。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅2006~2008年，全球已經(jīng)發(fā)射或計劃發(fā)射新的民用航天遙感衛(wèi)星系統(tǒng)就有18個，其中包括新一代高分辨率衛(wèi)星，這一領(lǐng)域的國際競爭與合作都在加強。由于空間技術(shù)得到世界各國的重視，全球主要發(fā)達和發(fā)展中國家均發(fā)展了各自的遙感衛(wèi)星系列。目前，衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展整體上呈現(xiàn)三大趨勢：一是衛(wèi)星系統(tǒng)由單一系列向星座組網(wǎng)發(fā)展，提高重訪周期和綜合觀察能力；二是衛(wèi)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(wèi)星定位精度不斷提高，遙感應(yīng)用由定性向精確定量化發(fā)展。

2.2中國遙感衛(wèi)星的發(fā)展

中國作為自然災(zāi)害種類較多、發(fā)生頻繁的國家之一，遙感技術(shù)已經(jīng)在防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮著重要的作用。為加強我國自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警能力，提高自然災(zāi)害風險管理、應(yīng)急管理和綜合評估水平，在不斷完善自然災(zāi)害監(jiān)測站網(wǎng)、災(zāi)情上報和統(tǒng)計核查系統(tǒng)建設(shè)的同時，更加重視對地觀測技術(shù)在國家防災(zāi)減災(zāi)中的科學、技術(shù)和應(yīng)用能力建設(shè)，目前已經(jīng)初步形成了由環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座、氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、資源衛(wèi)星和航空遙感系統(tǒng)等構(gòu)成自然災(zāi)害空間基礎(chǔ)設(shè)施并建成了相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，在應(yīng)對近些年來國內(nèi)外發(fā)生的多場重大自然災(zāi)害中發(fā)揮了不可替代的重要作用。

2.3防災(zāi)減災(zāi)空間數(shù)據(jù)資源分析

理論上，任何一個遙感衛(wèi)星系統(tǒng)都可以用于防災(zāi)減災(zāi)工作，能夠為防災(zāi)減災(zāi)提供服務(wù)的主要遙感衛(wèi)星系統(tǒng)包括光學遙感、微波遙感等幾種衛(wèi)星系統(tǒng)。目前，國內(nèi)外在軌運行的遙感衛(wèi)星包括高、中、低軌衛(wèi)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(zāi)害發(fā)生地區(qū)的災(zāi)情快速、精確提取和科學評估。國內(nèi)外在軌主要微波遙感衛(wèi)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(qū)的快速成像、地面目標識別和災(zāi)情損失評估等。航空遙感能以較短的反應(yīng)時間對特定區(qū)域進行大范圍多次重復(fù)觀測，提供高時間、高空間、高光譜分辨率的遙感數(shù)據(jù)。在2008年汶川地震、2010年玉樹地震和舟曲特大山洪泥石流災(zāi)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(zāi)中心利用最高分辨率達0.1m的航空影像對災(zāi)區(qū)的災(zāi)害范圍、基礎(chǔ)設(shè)施實物量、直接經(jīng)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(guī)劃、房屋恢復(fù)重建等情況進行了監(jiān)測評估。

3重大自然災(zāi)害監(jiān)測評估的空間數(shù)據(jù)共享存在的問題

空間技術(shù)減災(zāi)涉及空間數(shù)據(jù)的獲取、傳輸、管理、應(yīng)用和服務(wù)等多個環(huán)節(jié)，空間數(shù)據(jù)獲取是前提，交換共享是保障，海量數(shù)據(jù)智能管理是基礎(chǔ)，集成應(yīng)用是核心，信息服務(wù)是目標。事實上，我國空間基礎(chǔ)設(shè)施及其空間數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)共享不暢，重大自然災(zāi)害應(yīng)急協(xié)同意識不強，使得空間數(shù)據(jù)的優(yōu)勢在提升國家防災(zāi)減災(zāi)能力過程中不能得到充分發(fā)揮。

3.1空間數(shù)據(jù)獲取缺乏統(tǒng)籌協(xié)調(diào)

我國空間基礎(chǔ)設(shè)施及其空間數(shù)據(jù)資源分布在多個不同的部門，在自然災(zāi)害發(fā)生時，尤其是在重特大自然災(zāi)害發(fā)生時，各部門均能夠在災(zāi)害發(fā)生后第一時間充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢和能力，組織協(xié)調(diào)所擁有的空間數(shù)據(jù)獲取資源，對受災(zāi)地區(qū)進行應(yīng)急觀測，快速獲取災(zāi)區(qū)空間數(shù)據(jù)。但是由于缺少以災(zāi)情和救災(zāi)工作為整體需求的國家空間數(shù)據(jù)應(yīng)急獲取任務(wù)的統(tǒng)籌規(guī)劃與協(xié)調(diào)，各部門所制定的應(yīng)急觀測任務(wù)存在大量冗余，導(dǎo)致應(yīng)急獲取得到的衛(wèi)星遙感和航空遙感數(shù)據(jù)在空間和時間覆蓋完備性上存在嚴重不足，一些災(zāi)區(qū)被大量重復(fù)觀測，一些災(zāi)區(qū)則缺少必要的應(yīng)急觀測數(shù)據(jù)，同時觀測時間上也難以保證必要的持續(xù)性、連貫性，不能滿足災(zāi)害全面系統(tǒng)評估在空間維度上災(zāi)區(qū)范圍全覆蓋和時間維度上災(zāi)害過程關(guān)鍵時段數(shù)據(jù)獲取的基本需求。

3.2空間數(shù)據(jù)共享缺乏機制保障

我國空間數(shù)據(jù)的獲取和生產(chǎn)正在大規(guī)模開展，國家、部門、地方和單位每天都在獲取和生產(chǎn)大量的空間數(shù)據(jù)和專題應(yīng)用產(chǎn)品，全國已經(jīng)建成多個大型空間數(shù)據(jù)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(xié)調(diào)等多種原因，目前大多是各自為戰(zhàn)，許多數(shù)據(jù)庫只是限于本部門、本單位使用，重大自然災(zāi)害監(jiān)測與評估空間數(shù)據(jù)共享機制建設(shè)尚未形成，更難以達到多個系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)協(xié)同，導(dǎo)致一方面空間數(shù)據(jù)資源嚴重不足，難以滿足實際需要，另一方面重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象嚴重，有限的空間數(shù)據(jù)資源大量閑置，不能得到充分利用，限制發(fā)揮其應(yīng)有的作用。于是，一個值得注意的現(xiàn)象是在重大自然災(zāi)害發(fā)生時，會出現(xiàn)多個部門根據(jù)自身所掌握的空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)出的大量信息產(chǎn)品，基本上是互相模仿、低水平重復(fù)和災(zāi)區(qū)的局部信息反映，難以生產(chǎn)出具有綜合性、全面性和針對性的能夠體現(xiàn)高水平的專題信息產(chǎn)品。同時，空間數(shù)據(jù)共享機制建設(shè)和運行存在重災(zāi)時輕平時、重大災(zāi)輕小災(zāi)的現(xiàn)狀，嚴重地影響了包括災(zāi)害科學研究在內(nèi)的綜合減災(zāi)能力的提升。

3.3空間數(shù)據(jù)共享缺乏技術(shù)系統(tǒng)支撐

空間數(shù)據(jù)共享技術(shù)系統(tǒng)是指在計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下建立的用于空間數(shù)據(jù)接入、傳輸、交換、共享的分布式技術(shù)系統(tǒng)，橫向?qū)⑼粚蛹壍南嚓P(guān)部門數(shù)據(jù)獲取與共享系統(tǒng)互聯(lián)，縱向?qū)崿F(xiàn)國家到地方與部門業(yè)務(wù)相關(guān)的多層級數(shù)據(jù)獲取、分發(fā)和服務(wù)系統(tǒng)互通?？臻g數(shù)據(jù)共享需要技術(shù)系統(tǒng)作為支撐保障，然而，在國家防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域這樣的技術(shù)系統(tǒng)尚未形成，主要體現(xiàn)在跨部門的數(shù)據(jù)共享缺乏長效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)共享鏈路，特別是軍民數(shù)據(jù)共享鏈路缺乏技術(shù)支撐，在應(yīng)對重大自然災(zāi)害時，在已經(jīng)建立的共享聯(lián)絡(luò)機制保障下，部門間數(shù)據(jù)共享交換仍以不同存儲介質(zhì)通過人員運送進行，工作量大，時效性差?？绮块T、跨層級的空間數(shù)據(jù)共享平臺尚未建立，盡管已經(jīng)建立了多個與防災(zāi)減災(zāi)相關(guān)的技術(shù)支撐系統(tǒng)，相互之間從數(shù)據(jù)共享標準體系、技術(shù)接口、交換共享協(xié)議和系統(tǒng)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(shù)系統(tǒng)，導(dǎo)致綜合利用多源空間數(shù)據(jù)開展應(yīng)急處置任務(wù)反應(yīng)速度慢，多系統(tǒng)的整體效益低下，嚴重地制約了空間數(shù)據(jù)的共享乃至防災(zāi)減災(zāi)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(zāi)減災(zāi)空間數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)平臺，以滿足減災(zāi)與應(yīng)急工作的需求。

3.4空間數(shù)據(jù)應(yīng)用缺乏相互協(xié)同支持

防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域空間數(shù)據(jù)應(yīng)用需要在深入分析空間信息產(chǎn)品與服務(wù)需求的基礎(chǔ)上，建立產(chǎn)品與服務(wù)體系，根據(jù)各部門在災(zāi)害管理中的職能定位，確定空間信息產(chǎn)品研制、生產(chǎn)和服務(wù)的任務(wù)分工，建立數(shù)據(jù)鏈、信息鏈和產(chǎn)品鏈，實現(xiàn)部門間相互支持、協(xié)同服務(wù)的工作模式。然而，這種工作模式的建立已經(jīng)在專家層面上有所研究和呼吁，但尚未在工作中實現(xiàn)，這也是造成空間信息服務(wù)低水平重復(fù)和服務(wù)不充分并存的主要原因之一。在《國家綜合防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃(2011~2015年)》中提出了實施“國家綜合減災(zāi)與風險管理信息化建設(shè)工程”，正是基于這種現(xiàn)狀，計劃利用信息化手段和多種基礎(chǔ)信息資源，建立災(zāi)害管理及空間數(shù)據(jù)減災(zāi)應(yīng)用“系統(tǒng)的系統(tǒng)”和業(yè)務(wù)協(xié)同機制，加強空間數(shù)據(jù)集成應(yīng)用能力，實現(xiàn)相關(guān)部門之間涉災(zāi)業(yè)務(wù)協(xié)同、資源共享和規(guī)?；瘧?yīng)用，提升自然災(zāi)害信息獲取、分析、研判、決策能力。

3.5空間數(shù)據(jù)共享缺乏統(tǒng)一標準規(guī)范

標準規(guī)范是空間數(shù)據(jù)共享和協(xié)同應(yīng)用的軟環(huán)境保障。在基礎(chǔ)類標準規(guī)范中，目前只有“地球空間數(shù)據(jù)交換格式”成為國家標準，但缺乏相應(yīng)的軟件工具，國內(nèi)使用還不普遍。一些重要的數(shù)據(jù)標準，如空間元數(shù)據(jù)標準、空間元數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行規(guī)范、空間數(shù)據(jù)共享模型等還停留在方案設(shè)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(chǔ)性標準，如空間信息系統(tǒng)軟件功能標準、空間數(shù)據(jù)傳送協(xié)議、空間互操作協(xié)議、空間信息查詢與服務(wù)標準等尚未開始研究。在應(yīng)用類標準規(guī)范中，尚未建立一個行業(yè)的空間信息系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范或標準。在行業(yè)和工程標準規(guī)范中，也沒有建立空間信息系統(tǒng)軟件質(zhì)量標準、空間信息應(yīng)用工程質(zhì)量標準、工程承擔單位資質(zhì)論證標準、建設(shè)標準等。

4解決途徑

4.1加強重大自然災(zāi)害空間數(shù)據(jù)共享統(tǒng)籌協(xié)調(diào)

為加強空間數(shù)據(jù)共享，促進重大自然災(zāi)害應(yīng)對空間信息服務(wù)能力，需要在不斷完善國家綜合防災(zāi)減災(zāi)管理體制的基礎(chǔ)上，圍繞各類自然災(zāi)害和災(zāi)害管理全過程信息支撐的重大需求，加強國家空間數(shù)據(jù)資源的頂層設(shè)計和統(tǒng)籌規(guī)劃，建立健全防災(zāi)減災(zāi)空間數(shù)據(jù)獲取與共享機制，不斷強化統(tǒng)籌協(xié)調(diào)力度，明確和細化空間數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用各節(jié)點責任，固化和發(fā)展與國家防災(zāi)減災(zāi)工作機制相配套的空間數(shù)據(jù)共享運行流程和程序，確保機制落到實處。防災(zāi)減災(zāi)空間數(shù)據(jù)獲取與共享機制建設(shè)需要與時俱進和不斷優(yōu)化，需要加強防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域空間數(shù)據(jù)獲取與服務(wù)全社會有序參與的社會動員能力，需要健全部門之間、區(qū)域之間、政府和企業(yè)之間的協(xié)調(diào)聯(lián)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(shù)應(yīng)對重大自然災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，空間數(shù)據(jù)獲取、共享和應(yīng)用的各關(guān)聯(lián)單位建立應(yīng)急預(yù)案和響應(yīng)工作規(guī)程，注重應(yīng)急預(yù)案可操作性和可應(yīng)用性，注重各級預(yù)案有效銜接，形成應(yīng)急預(yù)案體系并定期開展演練，充分發(fā)揮各方力量，提高重大自然災(zāi)害應(yīng)急工作效果。

4.2加強重大自然災(zāi)害空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

充分利用互聯(lián)網(wǎng)和國家電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)，加強重大自然災(zāi)害空間數(shù)據(jù)開放共享信息化建設(shè)，逐步實現(xiàn)安全互聯(lián)互通、資源共享公用和業(yè)務(wù)協(xié)同，深化空間數(shù)據(jù)信息資源的開發(fā)利用。充分利用國家正在建設(shè)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(jīng)濟信息資源庫和文化信息資源庫等，面向防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)要求，加強空間數(shù)據(jù)與它們之間的集成應(yīng)用、融合應(yīng)用和綜合應(yīng)用，發(fā)展面向防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用的空間分析模型庫、方法庫和決策支持系統(tǒng)，形成一批防災(zāi)減災(zāi)空間數(shù)據(jù)共享應(yīng)用信息系統(tǒng)和業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，實現(xiàn)跨部門、跨區(qū)域、跨層級防災(zāi)減災(zāi)信息系統(tǒng)的協(xié)同互動和資源共享，提高對我國大城市、城市群、人口密集區(qū)和經(jīng)濟核心區(qū)的災(zāi)害風險調(diào)查與評估能力，提高城鄉(xiāng)區(qū)域和基層社區(qū)的空間信息服務(wù)能力，提高重大自然災(zāi)害的綜合防范和應(yīng)對能力，提升應(yīng)急救災(zāi)信息預(yù)測預(yù)警通報、綜合分析研判和決策指揮支持能力。加強自然災(zāi)害空間數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強對地觀測系統(tǒng)的天地統(tǒng)籌、地面應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)籌，全面提升我國衛(wèi)星遙感和航空遙感數(shù)據(jù)資源的自主保障能力。完善自然災(zāi)害“天、地、現(xiàn)場”一體化立體監(jiān)測體系，提高綜合觀測、高分辨率觀測、應(yīng)急觀測能力，逐步建成國家統(tǒng)一的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)，構(gòu)建物理分散、邏輯集中、共享開放的遙感數(shù)據(jù)中心和共享服務(wù)平臺。加強衛(wèi)星遙感、通信廣播和導(dǎo)航定位基礎(chǔ)設(shè)施融合，提高信息傳輸與服務(wù)能力，縱向上實現(xiàn)多級平臺互聯(lián)互通與協(xié)同服務(wù)，橫向上連通各類用戶，實現(xiàn)便捷、及時的一站式空間數(shù)據(jù)共享服務(wù)。健全技術(shù)體系，完善服務(wù)能力，實現(xiàn)全天候、全天時、全球范圍的災(zāi)害監(jiān)測業(yè)務(wù)運行系統(tǒng)，形成為防災(zāi)減災(zāi)公共服務(wù)提供標準化、規(guī)?；涂沙掷m(xù)更新的空間信息產(chǎn)品與服務(wù)體系，提高跨部門協(xié)同的高層次空間數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用服務(wù)水平。同時，要積極建立和利用空間技術(shù)減災(zāi)領(lǐng)域的各種國際合作機制，拓寬空間數(shù)據(jù)資源獲取渠道，在重大自然災(zāi)害應(yīng)急情況下共享盡可能多的實時衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

4.3加強重大自然災(zāi)害空間數(shù)據(jù)共享軟環(huán)境建設(shè)

目前，國家在空間數(shù)據(jù)信息共享方面的法律法規(guī)建設(shè)相對滯后，法律法規(guī)體系不完備，關(guān)于對地觀測數(shù)據(jù)采集、共享、應(yīng)用等方面的立法工作仍處于研究論證階段，需要從國家戰(zhàn)略高度，根據(jù)空間基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)發(fā)展和空間數(shù)據(jù)開放共享的需要，建立適合我國國情的法律法規(guī)體系，完善和制定單項法律法規(guī)。在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域現(xiàn)行的相關(guān)法律法規(guī)基本上都是由各部委牽頭制訂的單災(zāi)種法律法規(guī)，相關(guān)法律法規(guī)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(zāi)基本法，并將空間數(shù)據(jù)獲取與共享的相關(guān)規(guī)定納入其范疇。在空間數(shù)據(jù)共享政策方面，需要加強對空間數(shù)據(jù)共享過程中產(chǎn)權(quán)保護的政策創(chuàng)制，提高全社會對空間數(shù)據(jù)資源及其產(chǎn)品著作權(quán)的保護意識，明確空間數(shù)據(jù)信息的產(chǎn)權(quán)歸屬、產(chǎn)權(quán)的具體內(nèi)容、信息共享中的產(chǎn)權(quán)定位，以及產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓過程中的保密要求，防止出現(xiàn)盜版行為，保障空間數(shù)據(jù)獲取、生產(chǎn)和增值服務(wù)投資方獲得經(jīng)濟效益和社會效益的權(quán)益。按照我國的著作權(quán)法，空間數(shù)據(jù)信息產(chǎn)品中存在的著作權(quán)包括發(fā)表權(quán)、署名權(quán)、修改權(quán)、保護作品完整權(quán)、復(fù)制權(quán)、發(fā)行權(quán)、出租權(quán)、展覽權(quán)、表演權(quán)、放映權(quán)、廣播權(quán)、信息網(wǎng)絡(luò)傳播權(quán)、攝制權(quán)、改編權(quán)、翻譯權(quán)、匯編權(quán)和應(yīng)當由著作權(quán)人享有的其他權(quán)利。在數(shù)據(jù)政策方面，需要在平等無歧視原則下，制定關(guān)于空間數(shù)據(jù)獲取、原始數(shù)據(jù)共享、國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)推廣、產(chǎn)品分類分級、增值產(chǎn)品服務(wù)、數(shù)據(jù)存檔、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)保密、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)版權(quán)和許可、國際服務(wù)等方面的政策，并規(guī)定在重大自然災(zāi)害事件應(yīng)急期間，空間數(shù)據(jù)獲取管理單位應(yīng)該根據(jù)國家應(yīng)急工作實際需要，根據(jù)應(yīng)急等級確定優(yōu)先目標區(qū)域，在保證時間指標和質(zhì)量指標的前提下開展空間數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域空間數(shù)據(jù)共享標準規(guī)范體系方面，需要加快多層次、多專題的數(shù)據(jù)與服務(wù)標準規(guī)范制定和完善，從國家層面強化部門、領(lǐng)域空間數(shù)據(jù)的標準化，建立空間數(shù)據(jù)標準產(chǎn)品、災(zāi)害監(jiān)測信息產(chǎn)品和災(zāi)害預(yù)報預(yù)警、模擬仿真、評估評價等專題產(chǎn)品，以及資源共享、互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)整合、網(wǎng)絡(luò)集成應(yīng)用等構(gòu)成的防災(zāi)減災(zāi)標準規(guī)范體系，統(tǒng)一各級空間數(shù)據(jù)及其減災(zāi)專題產(chǎn)品的時空基準、信息編碼、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交換協(xié)議和元數(shù)據(jù)標準，既要重視分類建立，也要重視綜合集成，形成行業(yè)標準和國家標準，與國際標準接軌，促進防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域空間數(shù)據(jù)共享、聯(lián)動更新、應(yīng)用集成和協(xié)同服務(wù)體制機制建設(shè)，保障防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域空間數(shù)據(jù)資源開發(fā)利用和跨部門、跨地區(qū)網(wǎng)絡(luò)化信息系統(tǒng)的建設(shè)與運行。同時，加強防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域空間技術(shù)應(yīng)用的人才培養(yǎng)、專業(yè)隊伍和機構(gòu)建設(shè)，加強專業(yè)教育與科學普及、知識評估和知識更新并使之常態(tài)化、機制化，也是重大自然災(zāi)害空間數(shù)據(jù)共享軟環(huán)境建設(shè)的重要組成部分。

5結(jié)論和討論

我國建立空間數(shù)據(jù)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(zāi)空間數(shù)據(jù)信息共享的指導(dǎo)方針，建立相應(yīng)的政策體系和法律法規(guī)，建立信息共享的管理環(huán)境；需要建立完整的國家減災(zāi)空間數(shù)據(jù)信息的標準體系，統(tǒng)一部門間、系統(tǒng)間和不同歷史時期數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)資源的開發(fā)利用、保障國家安全、提升社會管理水平，我國減災(zāi)空間信息資源應(yīng)以共享為核心，以建立減災(zāi)空間數(shù)據(jù)信息共享機制為重點，加強我國對空間信息基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的宏觀協(xié)調(diào)，打破部門和單位的界限，激活現(xiàn)有資源，提高利用效率，充分利用現(xiàn)代化先進的信息技術(shù)，在全面整合、優(yōu)化現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，建立我國防災(zāi)減災(zāi)空間數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)設(shè)施，為我國防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)。

本文作者：范一大 單位：民政部國家減災(zāi)中心、民政部減災(zāi)和應(yīng)急工程重點實驗室

自然災(zāi)害監(jiān)測體系研究:自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)意見

一、充分認識加快共享系統(tǒng)建設(shè)的重要性

我市是全國四大滑坡泥石流高發(fā)區(qū)之一，地形地貌特殊，生態(tài)環(huán)境脆弱，山洪滑坡泥石流災(zāi)害頻發(fā)，加之地震導(dǎo)致山體松動，自然災(zāi)害對人民群眾生命財產(chǎn)安全的威脅進一步增大。近兩年來，由于災(zāi)后重建項目的實施，我市氣象、國土、水務(wù)、滑坡泥石流預(yù)警管理等部門自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)取得了較大進展，在防災(zāi)減災(zāi)工作中發(fā)揮了重要作用。特大暴洪災(zāi)害，由于氣象部門預(yù)警信息及時，為組織群眾撤離現(xiàn)場贏得了寶貴時間，有效減少了人員傷亡和財產(chǎn)損失。但是，當前我市自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)還存在一些突出問題，表現(xiàn)在各部門之間信息共享工作滯后，多頭重復(fù)建設(shè)嚴重，監(jiān)測站點布局不盡合理，造成人力、物力、財力浪費，嚴重制約著我市自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警整體水平的提升。加快共享系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件資源共享，對于提高自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警綜合能力和水平，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全具有重要的意義，是當前刻不容緩的一項重要任務(wù)。

二、共享系統(tǒng)建設(shè)進展情況

市委、市政府高度重視共享系統(tǒng)建設(shè)工作，主要領(lǐng)導(dǎo)和分管領(lǐng)導(dǎo)多次作出重要批示，召開專題會議進行研究。經(jīng)過各縣區(qū)和相關(guān)部門的共同努力，共享系統(tǒng)建設(shè)工作取得突破性進展。目前，氣象部門和水務(wù)部門已經(jīng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)互通，共連入共享系統(tǒng)監(jiān)測站點430個，其中氣象部門215個、水務(wù)部門215個。但由于部分縣區(qū)監(jiān)測站點項目建設(shè)進度緩慢，接入共享系統(tǒng)的站點較少，嚴重影響共享系統(tǒng)正常運行和作用的發(fā)揮。水務(wù)部門分布在、縣的100個自動雨量監(jiān)測站點，國土資源部門分布在全市的180個監(jiān)測預(yù)警站點仍在建設(shè)當中，離市委、市政府的要求還有很大差距。

三、加快項目建設(shè)進度，確保按期完成任務(wù)

相關(guān)縣區(qū)和單位對以上問題要引起高度重視，加強組織領(lǐng)導(dǎo)，采取有力措施，認真研究解決項目建設(shè)工作中存在的困難和問題，加快項目建設(shè)進度，確保按時完成任務(wù)。

（一）國土資源部門已建成的監(jiān)測預(yù)警站點，要在6月5日前與市氣象局銜接并入共享系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。長江上游滑坡泥石流預(yù)警系統(tǒng)管理局、市水文局要盡快解決當前工作中存在的問題，務(wù)必于6月10日前并入共享系統(tǒng)。

（二）國土資源部門，縣水務(wù)部門在建的監(jiān)測預(yù)警站點項目進度較慢，以上縣區(qū)和部門要嚴格按照《市擬建自然災(zāi)害監(jiān)測站點布局表》的要求，強化督促檢查，加快建設(shè)進度，確保在6月30日前完成建設(shè)任務(wù)并入共享系統(tǒng)。

（三）氣象、水務(wù)、國土資源已建成的相互重復(fù)的監(jiān)測站點，要參照《市應(yīng)遷自動監(jiān)測站點統(tǒng)計表》，務(wù)必在6月15日前完成搬遷任務(wù)。

（四）各縣區(qū)政府，市氣象局、市水務(wù)局、泥石流預(yù)警管理局、市水文局、市國土資源局，于6月15日前將共享系統(tǒng)建設(shè)情況上報市政府。對于未能按時完成任務(wù)的縣區(qū)和單位將進行通報批評，由于工作不力、進度緩慢影響防災(zāi)抗災(zāi)工作造成嚴重損失的，要追究相關(guān)責任。

自然災(zāi)害監(jiān)測體系研究:高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

摘要：高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)（以下簡稱災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)）是鐵路安全保障的重要組成部分，對安全性、穩(wěn)定性的要求很高，而其安全性、穩(wěn)定性的實現(xiàn)又很大程度上依賴于其網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)?，F(xiàn)有災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方案沒有對各個組成部分進行說明，當出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時，不易分析和定位問題。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；設(shè)計分析；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標

本文緊密結(jié)合鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求及鐵路通信系統(tǒng)現(xiàn)狀，靈活利用現(xiàn)有技術(shù)手段，形成一套安全、可靠、合理、易于實施的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)優(yōu)化方案。

本文主要結(jié)合災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，從廣域網(wǎng)通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)安全幾個方面入手進行分析，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)方案進行了設(shè)計優(yōu)化，提出優(yōu)化方案，并給出相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標。

1既有系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)情況

災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)包括現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備，監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備和終端設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也包括了這幾個層次。根據(jù)對既有線路的網(wǎng)絡(luò)情況調(diào)研，如廈深線，溫福線，滬昆客專江西段等，發(fā)現(xiàn)如下問題：

各線路網(wǎng)絡(luò)方案各異，無網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)范；

網(wǎng)絡(luò)指標不明確；

缺乏有效的網(wǎng)絡(luò)安全防護手段；

網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量無法監(jiān)控，出現(xiàn)故障不易定位；

2網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計分析

2.1廣域網(wǎng)通信技術(shù)選擇

鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測廣域網(wǎng)包括線路數(shù)據(jù)處理中心與基站、終端、路局中心、相鄰線路中心之間的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備及線路。從統(tǒng)一建設(shè)、集中維護、節(jié)省投資等多方面考慮，自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)應(yīng)充分利用既有鐵路通信專網(wǎng)資源進行構(gòu)建。目前可供選擇鐵路通信平臺主要有SDH（同步數(shù)字體系）、MSTP（多業(yè)務(wù)傳送平臺）、IP數(shù)據(jù)網(wǎng)、工業(yè)級IP光纖環(huán)網(wǎng)四種。

從業(yè)務(wù)容量來講，以上幾種通信網(wǎng)絡(luò)都可以滿足本系統(tǒng)的需求；從安全性來講，IP數(shù)據(jù)網(wǎng)不適宜；從可靠性上來講，除IP數(shù)據(jù)網(wǎng)以外，都有類似環(huán)形的保護機制和低延遲切換機制；從性價比來看，工業(yè)級IP光纖環(huán)網(wǎng)投資性價比較低，且本系統(tǒng)不能夠與其共用網(wǎng)絡(luò)。因此，本系統(tǒng)不適宜采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)和工業(yè)級IP光纖環(huán)網(wǎng)進行構(gòu)建。

相比SDH，MSTP技術(shù)顯然更適合本系統(tǒng)。因此，應(yīng)優(yōu)先采用MSTP方式來構(gòu)建。在不具備MSTP接入條件的情況下，可采用SDH方式。

2.2網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.2.1災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)方案

目前，已開通的高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)均采用以太網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)，以多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點（MSTP）魘湎低匙魑信息承載平臺，其通信組網(wǎng)方案主要有環(huán)型、星型和樹型 3 種結(jié)構(gòu)。

環(huán)型網(wǎng)的組網(wǎng)原理是利用MSTP傳輸設(shè)備的二層交換功能在每個網(wǎng)元以太網(wǎng)業(yè)務(wù)處理板的二層交換模塊中建立虛擬網(wǎng)橋，利用虛擬網(wǎng)橋互連組建環(huán)型網(wǎng)絡(luò)， 星型網(wǎng)是最簡單的組網(wǎng)方式，它利用以太網(wǎng)私有專線（EPL）方式在現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備和監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備間建立一個點對點的網(wǎng)絡(luò)。

樹型網(wǎng)采用 EPL與EVPL（以太網(wǎng)虛擬私有專線）相結(jié)合，分層匯聚收斂的方式傳送防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)信息，構(gòu)成一個邏輯上是星型但物理上是樹形的網(wǎng)絡(luò)， 通過前面的分析可知，3 種組網(wǎng)方案各有優(yōu)缺點，如表1 所示。

2.2.2匯聚車站與中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架方案

線路處理中心與匯聚車站是典型的一對多通信模型，適合用MSTP網(wǎng)絡(luò)承載?？紤]到MSTP在物理線路上具有完善的環(huán)網(wǎng)保護功能，并可以增加基于MSTP的二層環(huán)網(wǎng)保護。這樣整個網(wǎng)絡(luò)中存在兩套冗余機制，完全可以滿足系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)平臺安全性的要求。

線路處理中心與基站間的內(nèi)部邏輯架構(gòu)建議采用雙星型和雙環(huán)型兩種方式：

2.2.3線路中心之間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架方案

線路中心之間組網(wǎng)方案取決于業(yè)務(wù)需求。假設(shè)有A1、A2、A3、…An共n個線路中心，這n個線路中心可能有數(shù)據(jù)交互，也可能沒有數(shù)據(jù)交互。如只有兩個線路中心，可以使用MSTP點到點模式直接組建直連雙網(wǎng)，如有兩個以上線路中心進行互聯(lián)，則建議采用網(wǎng)絡(luò)通道采用網(wǎng)狀或部分網(wǎng)狀構(gòu)建，帶寬根據(jù)業(yè)務(wù)需要設(shè)計。

2.2.4路局中心與線路中心之間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架方案

路局中心集中接入各個線路中心，以實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度和管理。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用MSTP構(gòu)建雙網(wǎng)，如果線路中心相對獨立，可以直接點對點接入路局中心；如有多個線路中心需要數(shù)據(jù)交互的情況，則可采用網(wǎng)狀或部分網(wǎng)狀架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)帶寬依據(jù)所接入的業(yè)務(wù)需求進行設(shè)計即可。

2.3局域網(wǎng)安全設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計主要從防火墻技術(shù)、入侵檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)幾個方面考慮，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)安全方案。

在不同線路中心之間、局中心和線路中心之間、本系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間等邊界接口處，應(yīng)采用硬件防火墻進行數(shù)據(jù)訪問控制。通過在防火墻上部署相應(yīng)安全策略，阻斷未經(jīng)允許和授權(quán)的非法訪問，來保證邊界訪問安全。

在同一系統(tǒng)內(nèi)部，主要考慮線路數(shù)據(jù)處理中心與基站、終端之間的訪問控制、隔離及相關(guān)防病毒措施，具體如下：

1） 為減小廣播風暴的影響范圍，采用了vlan隔離技術(shù)。

2） 服務(wù)器、終端、監(jiān)控主機都啟用了操作系統(tǒng)自帶的防火墻功能，通過合理的策略設(shè)置，來禁止系統(tǒng)內(nèi)部的非法訪問。

3） 服務(wù)器和各終端均部署防病毒殺毒軟件，并開啟威脅實時防護功能，一旦感知到有病毒威脅，則自動采取掃描、隔離、清除等措施，確保病毒無法感染、傳播；另外，需定期下載安裝最新病毒庫，并進行全盤掃描。

4） 各個網(wǎng)絡(luò)接口處考慮網(wǎng)口防雷方案。

3網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案以及技術(shù)指標

3.1數(shù)據(jù)處理中心網(wǎng)絡(luò)方案

3.1.1廣域網(wǎng)

廣域網(wǎng)采用雙網(wǎng)冗余架構(gòu)，并采用延遲小、保護特性完備的傳輸專網(wǎng)通道，接口為RJ45。終端至數(shù)據(jù)處理中心廣域網(wǎng)采用點對點、雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，基站至數(shù)據(jù)處理中心廣域網(wǎng)采用雙網(wǎng)、MSTP 點到多點以太網(wǎng)匯聚架構(gòu)。

應(yīng)優(yōu)先采用MSTP方式來構(gòu)建。在不具備MSTP接入條件的情況下，可采用SDH方式。

3.1.2局域網(wǎng)

局域網(wǎng)采用雙網(wǎng)冗余架構(gòu)：數(shù)據(jù)處理中心采用2臺三層核心交換機，組成A、B兩套網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)處理中心的服務(wù)器配置A、B兩塊網(wǎng)卡（地址也分為A、B兩套，每個網(wǎng)卡上配置一套），分別上聯(lián)至2臺核心交換機上；監(jiān)控終端同樣配置雙網(wǎng)卡，分別通過2條通信通道連接至數(shù)據(jù)處理中心的2臺核心交換機。同時，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器采用雙機集群配置，監(jiān)控軟件采用雙收雙發(fā)策略。這樣，當其中任意服務(wù)器、交換機、網(wǎng)卡、應(yīng)用軟件發(fā)生單點故障時，都能保證業(yè)務(wù)不中斷，最大限度地保證了系統(tǒng)的高可用性。

數(shù)據(jù)處理中心的主要設(shè)備連接圖如圖3所示：

3.2網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)方案

通過前面的分析可知，3 種組網(wǎng)方案各有優(yōu)缺點，如表2 所示。

根據(jù)以上分析，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案優(yōu)先考慮樹形結(jié)構(gòu)。

匯聚車站與中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建議采用雙星型和雙環(huán)型兩種方式。

線路中心之間、路局中心與線路中心之間建議采用網(wǎng)狀或部分網(wǎng)狀構(gòu)建，帶寬根據(jù)業(yè)務(wù)需要設(shè)計。

3.3網(wǎng)絡(luò)示意圖

通過以上的分析和設(shè)計，形成鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)示意圖，具體如下：

3.4網(wǎng)絡(luò)安全優(yōu)化設(shè)計

3.4.1廣播風暴的抑制

解決廣播風暴需要從監(jiān)控和管理兩個方面進行解決。

1）保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及線纜質(zhì)量

在資金允許的條件下使用較高檔次的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及線纜，保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量。從硬件上減少故障發(fā)生機率。

2）避免出現(xiàn)環(huán)路

優(yōu)先使用星型、樹形的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

3）做好惡意軟件的防控工作

應(yīng)部署專業(yè)的殺毒軟件，并及時進行病毒庫；原則上應(yīng)2周升級一次病毒庫；加強日常病毒管理和查殺；嚴格控制U盤和光盤等高風險移動介質(zhì)的使用。主機應(yīng)卸載不必要的服務(wù)、關(guān)閉不必要的端口，以最大限度地減少漏洞，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

4）充分利用網(wǎng)管軟件和工具進行監(jiān)控和定位

應(yīng)使用網(wǎng)絡(luò)管理軟件，對整個網(wǎng)絡(luò)運行狀況進行定期有效監(jiān)控，故障時可迅速定位故障源頭。

5）采用VLAN技術(shù)

VLAN是一種將局域網(wǎng)從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。VLAN不能消除廣播風暴，但可以有效地隔離廣播包的傳播，限制和縮小廣播風暴的影響范圍，因此在工程中得到了廣泛應(yīng)用。它通過在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀基礎(chǔ)上增加的VLAN ID字段，實現(xiàn)了把物理交換機劃分成若干個不同的邏輯交換機的功能。

按照實現(xiàn)方法的不同，可以分為基于交換機端口的VLAN、基于計算機MAC地址的VLAN和基于IP地址的VLAN三類。

在災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)中應(yīng)綜合使用前兩種方式進行VLAN劃分。

3.4.2 ARP欺騙的優(yōu)化及解決

ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議）是一個位于TCP/IP協(xié)議棧中的底層協(xié)議，對應(yīng)于數(shù)據(jù)鏈路層，基本功能就是將網(wǎng)絡(luò)層（IP層，也就是相當于OSI的第三層）地址解析為數(shù)據(jù)連接層（MAC層，也就是相當于OSI的第二層）的MAC地址，以保證通信的進行。

ARP自身存在著很多安全缺陷，因此成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的主要目標之一。

為避免ARP攻擊帶來的危害，一方面可利用殺毒軟件進行ARP病毒的查殺；另一方面，可綜合利用交換機設(shè)備提供的多種ARP安全特性（如ARP報文限速、ARP Miss消息限速、ARP嚴格學習、ARP表項限制、ARP表項固化、動態(tài)ARP檢測等），對ARP的攻擊進行防范、檢測和應(yīng)對，從而屏蔽ARP攻擊，保障網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全運行。

上述安全策略各有側(cè)重點，但大多可以互相疊加、協(xié)同生效，可根據(jù)應(yīng)用場景特點及設(shè)備特性靈活配置。

3.5網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標

1） 應(yīng)優(yōu)先采用MSTP方式來構(gòu)建。在不具備MSTP接入條件的情況下，可采用SDH方式。

2） 災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)宜星型、樹型的方式來組網(wǎng)。

3） 對于監(jiān)測點數(shù)量多，分散廣，數(shù)據(jù)量小的子系統(tǒng)（如氣象監(jiān)測、異物監(jiān)測），考慮到帶寬容量和控制以太網(wǎng)廣播域大小，為合理節(jié)省通信資源，建議優(yōu)先采用雙環(huán)型結(jié)構(gòu)，每個2M環(huán)內(nèi)不宜超過10個基站。對于監(jiān)測點較少、數(shù)據(jù)量較大的子系統(tǒng)（如地震），可優(yōu)先按照雙星型考慮，每個監(jiān)測點獨享一個2M通道。

4） 災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備處的核心網(wǎng)絡(luò)交換機采用知名品牌，并按照雙路供電配置。

5） 在不同線路中心之間、局中心和線路中心之間、本系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間等邊界接口處，應(yīng)采用硬件防火墻進行數(shù)據(jù)訪問控制。

6） 設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)線通過室外h境需考慮防雷方案，室內(nèi)網(wǎng)線布設(shè)距離大于50m時需考慮防雷方案。易發(fā)生雷雨天氣地區(qū)在監(jiān)控單元接入網(wǎng)絡(luò)前需考慮防雷方案。

7） 服務(wù)器和各終端均部署防病毒殺毒軟件，并開啟威脅實時防護功能，一旦感知到有病毒威脅，則自動采取掃描、隔離、清除等措施，確保病毒無法感染、傳播；另外，需定期下載安裝最新病毒庫，并進行全盤掃描

8） 災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備IP根據(jù)統(tǒng)一的規(guī)范設(shè)置。

9） 害監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)需考慮完備的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方案。

自然災(zāi)害監(jiān)測體系研究:高空監(jiān)測自然災(zāi)害

7月19日，我國環(huán)境一號A／B星及長征二號丙改進型火箭順利通過出廠審定，即將執(zhí)行一箭雙星發(fā)射任務(wù)。這兩顆衛(wèi)星是我國“環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座”的光學衛(wèi)星，除了具有高時間分辨率外，還有超光譜成像等技術(shù)創(chuàng)新點。衛(wèi)星入軌后，將大大提高我國對環(huán)境生態(tài)變化、自然災(zāi)害發(fā)生和發(fā)展過程監(jiān)測的能力。聯(lián)想到震驚中外的汶川大地震，人們不禁要問：用衛(wèi)星監(jiān)測自然災(zāi)害的作用何在呢?

衛(wèi)星監(jiān)測的獨特優(yōu)勢

眾所周知，地球上每年都發(fā)生諸如臺風、風暴潮、洪水、干旱、地震、滑坡、泥石流、冰雹、霜凍、病蟲害和森林大火等自然災(zāi)害，威脅著人類的安全。我國既是一個幅員遼闊、人口眾多的大國，又是一個自然災(zāi)害多發(fā)的國家。因此，采取措施有效減災(zāi)對于保障人民生命和社會財富安全具有十分重要的意義。

目前人類還不能控制和消除自然災(zāi)害，但已有能力利用航天高科技手段來監(jiān)測、預(yù)報自然災(zāi)害，為及時采取相應(yīng)措施提供依據(jù)以減輕災(zāi)害帶來的損失。世界上不少國家利用多種衛(wèi)星在減災(zāi)方面取得了大量的實際成果。如1986年7號臺風襲擊我國東南部沿海地區(qū)時，由于氣象衛(wèi)星提前72小時給出預(yù)報，各地政府和群眾采取相應(yīng)措施，使此次災(zāi)害減少損失達10多億元。

在空間技術(shù)日臻成熟的今天，利用衛(wèi)星監(jiān)測地球是一種最經(jīng)濟、能取得最好效果的手段。根據(jù)主要監(jiān)測對象的不同，可分為氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星和國土普查衛(wèi)星等。綜合這些衛(wèi)星提供的大量遙感圖像資料，加上衛(wèi)星特有的快速、大面積重點連接觀測的優(yōu)點，就可以嚴密監(jiān)測地面的一切自然變異，為減災(zāi)救災(zāi)提供可靠信息。這是其他手段無法達到的。

毋庸置疑，災(zāi)害信息還應(yīng)包括災(zāi)害發(fā)生的地理位置，為預(yù)報災(zāi)害出現(xiàn)的具體地點和指揮防災(zāi)抗災(zāi)、減災(zāi)救災(zāi)提供依據(jù)。雖然多種衛(wèi)星的遙感圖像資料可以預(yù)報災(zāi)害發(fā)生的地理位置，但定位精度只能滿足一般要求。為了定位精度更高，能給出災(zāi)害具體位置，就需采用美國的導(dǎo)航星全球定位系統(tǒng)、俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

一旦出現(xiàn)災(zāi)難后，災(zāi)情上報與指揮調(diào)度就成為救災(zāi)減災(zāi)的重要保障條件。此時的通信聯(lián)系一般以數(shù)據(jù)和話音雙向通信為主。在地面通信線路遭到破壞的情況下，為保證通信暢通，應(yīng)主要依靠衛(wèi)星通信，而以地面微波中繼通信和短波通信作為輔助手段。通過通信衛(wèi)星不僅能向各地電視臺播放災(zāi)害新聞，而且能取得與奔赴災(zāi)區(qū)的車載移動通信站的聯(lián)系，保證救災(zāi)人員與指揮部的通信暢通。

當然，上述各種衛(wèi)星功能的發(fā)揮，都離不開地面應(yīng)用系統(tǒng)的配合。為使讀者能夠了解這些基本原理，下面我們用衛(wèi)星抗震救災(zāi)的具體事例加以說明。

救災(zāi)中發(fā)揮重要作用

5月12日四川汶川發(fā)生8級地震后，我國啟動衛(wèi)星管理應(yīng)急模式，動用9種型號15顆衛(wèi)星為救援行動提供技術(shù)支持，顯示了航天技術(shù)在抗震救災(zāi)中的重要作用。

北斗星確保導(dǎo)航定位地震后通信和道路中斷，災(zāi)區(qū)失去了和外界的聯(lián)系。當首批武警官兵到達重災(zāi)區(qū)后，便使用北斗用戶終端機，通過北斗導(dǎo)航定位衛(wèi)星，連夜陸續(xù)發(fā)回實時災(zāi)情數(shù)據(jù)，讓指揮部掌握了第一手資料。在地震當日下午，中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用管理中心即緊急調(diào)撥1000臺北斗用戶終端機贈給一線救援部隊，成為指揮部和前方救援人員最有力的通信助手。北斗星是靜止軌道衛(wèi)星，猶如掛在空中的燈塔。由2顆工作星和1顆備份星組成的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，為緊急救援提供了時效保障。

鑫諾星保障災(zāi)區(qū)通信廣大觀眾從電視上了解地震新聞和信息，都是通過鑫諾一號、二號等靜止軌道通信廣播衛(wèi)星開通的電視傳輸通道而實現(xiàn)的。管理這些衛(wèi)星的中國直播衛(wèi)星有限公司，在地震后為多家電視媒體開通14個臨時電視傳輸通道，并及時為中國聯(lián)通、武警部隊等用戶緊急提供了衛(wèi)星資源和擴容寬帶資源。與此同時，公司設(shè)法調(diào)整內(nèi)部資源，準備了轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬，滿足了11輛中國移動應(yīng)急通信車奔赴災(zāi)區(qū)現(xiàn)場使用的需求。這使汶川、茂縣、綿陽等重災(zāi)區(qū)迅速恢復(fù)了衛(wèi)星電話聯(lián)系。開進北川等地區(qū)的應(yīng)急通信車，保障了抗震救災(zāi)的通信暢通。

資源星提供監(jiān)測資料為了對比地震前后的圖像和實時監(jiān)測災(zāi)情，這次動用了中巴資源衛(wèi)星一號02、02B和中國資源衛(wèi)星二號03三顆太陽同步軌道衛(wèi)星。超期服役的中巴資源一號02星是2003年10月21日發(fā)射升空的，本已停止工作，5月13日9時被重新啟動后，才實現(xiàn)了3星協(xié)同運行，滿足了監(jiān)測要求。其后，衛(wèi)星應(yīng)用中心每天安排1顆資源衛(wèi)星經(jīng)過災(zāi)區(qū)上空并成像，地面工作人員及時把衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)處理出影像圖，為救災(zāi)工作提供了決策參考資料。資源衛(wèi)星圖片不僅發(fā)現(xiàn)了多處滑坡和堰塞湖，而且為防止次生災(zāi)害提供了技術(shù)服務(wù)。有專家指出，衛(wèi)星監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，汶川地震使其所在的龍門山升高了9米，說明龍門山造山運動仍在進行，這是非常值得重視的科學問題。另外，對地觀測的北京一號小衛(wèi)星也傳回大量地震影像，為恢復(fù)災(zāi)區(qū)道路、評估災(zāi)害損失提供了寶貴資料。

氣象星觀測災(zāi)區(qū)風云掌握氣象變化情況對震后救援工作非常重要。為此，國家衛(wèi)星氣象中心通過風云一號D太陽同步軌道氣象衛(wèi)星和風云二號C和D兩顆靜止軌道氣象衛(wèi)星發(fā)回地面的資料，仔細分析災(zāi)區(qū)氣象情況，及時為救援工作提供氣象服務(wù)。

風云二號兩顆衛(wèi)星可對災(zāi)區(qū)連續(xù)進行氣象觀測，實時將資料發(fā)回地面。地面指令兩星啟動加密預(yù)案，它們每隔15分鐘交替提供1張衛(wèi)星云圖，為災(zāi)區(qū)氣象部門提供了更加準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。此外，地震發(fā)生后，我國還得到了歐洲空間局和美國、日本、加拿大等國的衛(wèi)星數(shù)據(jù)資料，幫助震區(qū)救災(zāi)，充分體現(xiàn)了國際空間合作的重要性。

值得期待的兩顆新星

監(jiān)測自然災(zāi)害，除了前面講過的幾種衛(wèi)星以外，有的國家還使用裝有合成孔徑雷達的微波遙感衛(wèi)星，簡稱雷達衛(wèi)星。這種衛(wèi)星具有全天候?qū)Φ赜^測能力，特別適于對自然災(zāi)害的監(jiān)測，故又將其稱為“減災(zāi)衛(wèi)星”。

我國已經(jīng)使用飛機裝載合成孔徑雷達監(jiān)測災(zāi)情，并取得良好效果。不過，當受災(zāi)面積比較大時，使用這種航空遙感的辦法，飛機就得多次起降，工作周期為10天的循環(huán)監(jiān)測便顯得費用過高，很不經(jīng)濟。為此，21世紀初，我國成功地研制出星載合成孔徑雷達，并實現(xiàn)了對地成像。

兩顆新星的有效載荷，可以說既有可見光遙感器，又有微波遙感器，是兩者的綜合裝置。星載可見光的應(yīng)用雖有局限性，但也有明顯優(yōu)點。如探測云圖和植被通常采用0.58～0.68微米譜段的可見光，探測火情則用355～393微米譜段的中紅外，合成孔徑雷達就難以完成這些任務(wù)。星載合成孔徑雷達微波遙感器卻能利用微波穿透云層和一定地表深度的能力，根據(jù)介電常數(shù)與雷達回波強度的關(guān)系，可探測出地表層下一定深度的土壤水分等情況，還彌補了可見光與紅外遙感器不能進行全天候?qū)Φ赜^測的不足。綜合利用這兩類星載遙感器，能夠獲得精度較高的監(jiān)測數(shù)據(jù)，從中提取更多的有用信息，為減災(zāi)提供更有效的技術(shù)支持。

環(huán)境一號A／B星投入使用后，可獲得高時間分辨率、中等空間分布率的對地觀測數(shù)據(jù)，對我國大部分地區(qū)可實現(xiàn)每天一次重復(fù)觀測，將大大緩解目前對地觀測數(shù)據(jù)緊缺局面。衛(wèi)星數(shù)據(jù)不僅能為環(huán)境與減災(zāi)業(yè)務(wù)運行系統(tǒng)提供重要保障，還將成為很多部門日常業(yè)務(wù)的重要數(shù)據(jù)源?；诃h(huán)境衛(wèi)星數(shù)據(jù)建立的環(huán)境與減災(zāi)應(yīng)用系統(tǒng)，對推動遙感衛(wèi)星業(yè)務(wù)服務(wù)具有重要的示范作用。就汶川震后的恢復(fù)重建來說，兩顆新星就可對震區(qū)地殼變化情況進行調(diào)查，為新的大型建筑和重要交通線路選址提供寶貴資料。

環(huán)境一號A／B星還將對推動我國遙感衛(wèi)星國際合作以及在國際衛(wèi)星相關(guān)事務(wù)等方面具有非常重要的作用。不難想象，待我國“環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座”建成后，該星座系統(tǒng)的作用將會更為巨大。按照預(yù)定計劃，由8顆衛(wèi)星組成的“環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測小衛(wèi)星星座”具有高時間分辨率和全天候的觀測能力，能夠及時準確地對自然災(zāi)害、環(huán)境污染和生態(tài)情況進行大范圍、連續(xù)動態(tài)監(jiān)測。