讯息：电磁监测卫星、生命探测仪、无人机……防灾减灾有真招 科技手段挑大梁

5月12日，我们将迎来第15个全国防灾减灾日。

近年来，随着我国科技研发水平不断提升，越来越多的科技成果被应用于防灾减灾领域，一大批科技含量极高的防灾减灾设备投入实战。

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地震预测、火灾救援、台风预报……在灾害来临的紧要关头，一批“黑科技”冲在最前线，发挥着无可替代的重要作用，最大限度地避免、减轻了灾害对经济社会造成的损失，有力保障了人民生命财产安全。

卫星监测地震

降低震灾损失

地震是我国造成人员伤亡最多的自然灾害，同时我国也是世界地震灾害最严重的国家之一。全球死亡人数超过20万人的地震有7次，其中4次发生在我国。

从过去的“震时救灾”到当前的“综合减灾”，地震监测预报、地震灾害防御、地震应急救援构筑了我国综合减灾三大体系，正在尽可能将震灾损失降到最低。

地震预测一直是世界性难题，其中一大困难在于现有技术手段很难探知从震源到地表的全过程。虽然人类目前仍然无法深入地球的“内心”，但当我们从太空望向地球时，观察、研究其磁场的变化情况或许将为地震预测提供新的视角与思路。

在近期举办的第35届全国空间探测学术研讨会上，中国科学院国家空间科学中心研究员、国际宇航科学院院士、“张衡一号”卫星计划首席科学家兼工程副总设计师申旭辉，介绍了2018年发射的我国地震立体观测体系天基观测平台首颗卫星“张衡一号”在轨运行5年取得的进展。

5年时间里，电磁监测试验卫星“张衡一号”已经观测到全球约60次7级以上地震、近600次6级以上地震、数万次5级地震。

“我们发现，高达80%的6级以上地震在发生前半个月有明显前兆信号，较多出现在震前一周左右。通常卫星探测到的前兆信号不会出现在震中的正上方，往往偏离震中几百公里。”申旭辉介绍道。

卫星监测突破了传统地震科学研究的限制，电磁波可以从地下到太空跨圈层传播。统计数据表明，空间电磁扰动与地震发生具有明显相关性。科学家通过卫星可以将电磁观测范围拓宽至全球尺度。从震例观测、收集的角度来讲，“天上一年等于地面二三十年”。卫星监测可以让科学家开展大样本统计研究，为检验各种方法和模型提供了基础。

“张衡一号”能够发挥空间对地观测的大动态、宽视角、全天候优势，通过获取全球电磁场、电离层等离子体、高能粒子观测数据，对中国及周边区域开展电离层动态实时监测和地震前兆跟踪，弥补地面观测的不足，开辟了探索地震监测预测新途径。

不过，申旭辉也坦言，目前大量前兆信号都是在地震发生后通过数据回溯找出来的，只有少量数据是提前发现的，这是因为数据处理非常复杂，在有限的人力和计算能力条件下无法对全球数据做到实时跟踪。

申旭辉表示，现有空间卫星技术手段还无法实现时间、地点、强度三要素具备的精确地震预报，要想真正实现地震预报不能单靠一颗卫星，还要依赖地震学、电磁学、大地测量学、地球化学等多学科、多手段相结合。

探测仪“能摸会闻”

搜救废墟被困人员

在2022年4月发生的长沙居民自建房倒塌事故中，一款由应急管理部上海消防研究所和中南大学联合研发的基于多输入多输出（MIMO）雷达的人体目标辨识与定位装备和多模融合生命探测仪大显身手。

救援人员利用MIMO雷达人体目标辨识与定位装备，成功探测到3名被困人员的具体位置，为后续精准救援提供技术支撑。同时，救援人员借助多模融合生命探测仪，通过视频系统深入到废墟缝隙中，确定了2名幸存者的被困位置及周围环境，帮助救援人员科学决策、精准施救。

应急管理部上海消防研究所高级工程师李震告诉科技日报记者，这两款新型生命探测装备是“十三五”国家重点研发计划项目“复杂灾害条件下生命搜救装备研究与应用示范”的最新成果。

基于MIMO雷达的人体目标辨识与定位装备具有探测距离远、定位精度高、识别数量多的功能特点，可以准确搜索定位废墟下被困人员位置，实现多个目标的三维定位，降低误报率，提高探测结果的置信概率，使灾害救援现场搜救效能得到显著提升。多模融合生命探测仪则能够综合利用多种传感器对废墟内被困人员进行探测，并将雷达回波、图像和声音等信息无线传输到手持终端进行综合判断分析，其可有效克服单一传感器探测的技术缺陷，提高生命搜救效率。

不只“耳聪目明”，有的新型生命探测设备还“能摸会闻”。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员陶虎团队受星鼻鼹鼠“触嗅融合”感知启发，将嗅觉、触觉传感器与机器学习算法融合，研发出了“触嗅一体仿生智能机械手”（以下简称智能机械手）。该装置可以在人体被瓦砾石堆覆盖的场景下，协助开展应急救援。在模拟救援中，智能机械手对包括人体在内的11种典型物体进行了识别，准确率达96.9%。

智能机械手内部的触觉传感器通过接触抚摸感知压力的变化，采集物体的硬度、轮廓和局部的样貌信息。智能机械手的嗅觉传感器中装有特定的气敏材料，它们在接触特定气体后会产生电阻变化。特定的气体组合又代表特定的物质，例如硫化氢、氨气等就是人体的特有气味。救援人员只需让智能机械手进行触摸，结合传感器采集信息，智能机械手就能够快速判断出被救人员的位置。

该研究第一作者、中国科学院上海微系统与信息技术研究所博士生刘孟玮表示，模拟环境的测试已证明智能机械手具备实战能力。一旦出现紧急灾害，智能机械手即可投入救援。目前智能机械手已经具备基础的仿生和传感器功能，相关研究团队还将深化研究，通过进一步提升传感器性能和精进算法，智能机械手未来还能够敏锐地捕捉人体的脉搏，进而判断其生命体征。

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