【科研抗災系列之水】衛星遙感「黑科技」 穿雲天眼測水災

港中大應用「高分三號」圖像數據 預判水浸地域監察基建安全

全球暖化帶來氣候危機，各種極端天氣殺到埋身！今年9月香港便經歷「五百年一遇」的世紀暴雨，汛澇湧現多區以致嚴重水浸，東方之珠成「澤港」，市民生活及交通大受影響。蒼天難測，惟人們仍可透過「天眼」協助研究和判斷災情。香港中文大學太空與地球信息科學研究所（太空所）團隊，在今次暴雨中第一時間獲取了三幅國家高分三號SAR衛星圖像，對香港各處水浸災前、災中、災後狀況進行分析。團隊負責人形容，有關技術是「雷達天眼黑科技」，可在惡劣天氣中穿雲透雨觀測地面，希望能在國家遙感科技支持下，活用大學的數據分析能力，加強與政府部門及相關機構聯繫支援決策研究和相應救援，為未來抗災減災作更大貢獻。◆香港文匯報記者 鍾健文

9月初本港受熱帶氣旋「海葵」相關暴雨影響，香港天文台發出長逾16小時「黑雨」信號，當中更曾錄得一小時158.1毫米雨量，打破自1884年有紀錄以來的最高紀錄。極端暴雨引起的水災幾乎擊潰香港既有系統，更需要發掘創新應對方案，港中大太空所所長關美寶和地理與資源管理系校長特聘助理教授馬培峰領導的團隊，便首次將國家高分三號的技術數據用於香港應急情況。

毫米級精準 救災減災情報關鍵

高分三號衛星是國家高分辨率對地觀測系統的重大專項，屬於現時唯一的民用微波遙感成像衛星，亦是中國首顆分辨率達一米的C頻段多極化合成孔徑雷達（SAR）衛星，具有大成像覆蓋、高精準度和工作壽命長等特點，可以廣泛應用在海洋、減災、水利及氣象等不同領域。

關美寶近日接受香港文匯報專訪時解釋，相對於光學衛星，SAR衛星具有多項優勢，包括可以穿透雲雨，對地面進行全天時、全天候和全方位觀測，非常適合香港多雲多雨的氣候環境，能在打風落雨時發揮很大作用，而且能夠測量到毫米級的變形信息，為基礎設施、建築及斜坡等環境安全提供監測保障。

馬培峰補充，下雨天香港的自然災害特別多，但傳統光學衛星就因雲層遮擋而拍攝不到地面情況，「這時高分三號SAR衛星的優勢就體現出來了，它能穿透雲雨拍攝到地面，在救災減災當中，它是『黑科技』、『雷達天眼黑科技』」；此外，由於它可以探測到毫米級的變化，對於滑坡以至人工島或地鐵建設而導致的沉降等細微地表變化也可探測到，「在所有的遙感衛星中，它屬於比較先進的科技，對於救災減災非常重要。」

快速識別水災位置 有助救援

至於獲得高分三號SAR衛星圖像後的分析工作，關美寶表示，主要是透過對比暴雨發生前後的圖像，精準快速識別水災位置，方便有關部門進行相應救援。她以高分三號SAR衛星的高分辨率遙感圖像解釋，暗色部分代表水體等弱散射目標，光亮部分代表陸地和建築等強散射目標，團隊透過對比觀察8月26日、9月7日及9月9日的衛星圖像，識別出暴雨後水量增加的地方，例如某地區本身不是湖泊，卻在雨後出現大量積水，從而界定出懷疑水浸區域（詳見圖1、圖2）。

關美寶強調，能得出水浸分布區域，最重要的除了獲得圖像數據，也有賴太空所成立以來所累積的技術和軟件作快速分析。馬培峰亦表示，儘管高分三號SAR衛星有很多優勢，但其數據處理技術難度非常大，「我們拿到的只是數據，但是怎樣從數據得知水浸的區域、颱風的位置、山泥傾瀉的地方等，都需要一一處理和分析」；因此太空所十多年來一直致力於研發相關的數據技術，現時也擁有自主研發的系統及軟件，而路政署、機場管理局等政府部門及機構，會與太空所保持密切聯繫，透過系統協助去獲得不同數據分析。