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· 《颤抖的地球》
· 唐山人,在“废墟”上前行
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2008年5月30日     收藏 打印 推荐 朗读 评论 更多功能 
地震搜救:
无所不在的高科技
■李克峰
  距离唐山大地震30多年过去了,科学技术飞速发展,也给救灾工作带来很大进步。仅仅在灾害发生后的1小时里,移动通信网络、电视、互联网就帮助我们了解和传播了救灾的相关信息。

  多年前,我在北京经历过唐山大地震的余波。至今还记得每天穿着外套和鞋睡觉,在半夜突然惊醒,提着一个装着军用水壶、红星牌奶粉、动物饼干和熊猫巧克力的提包从三楼跑到楼下。也曾住过两个月的地震棚,那时唯一的消息来源就是一台带皮套的红旗牌半导体收音机。

  通信

  海事卫星

  按30年前的技术水平,传统的通信手段包括有线电话、无线电台、乘车、徒步通信等。在破坏力巨大的地震中,有线电话、光缆是最先中断的。在汶川这种高山峡谷地区,由于高山阻隔,无线电台、乘车和通信也是不可靠的。基站损坏,蜂窝式移动电话也无法使用。

  在地震后的十几小时里,整个汶川县城只有海事卫星电话能对外联系,尽管很难拨通,但还是传出了最初的信息。卫星通信不依赖地面网络,是野外应急救灾的重要手段,只有电池容量会影响通信。现在,有总量近2000台海事卫星电话正在灾区工作。经过紧急沟通,国际海事卫星组织为中国震区增加了两倍信道资源。

  国际海事卫星组织于1976年成立,89个成员国,中国是其中之一,至今已稳定运行20余年。它所使用的12颗同步高轨道卫星,覆盖了全球98%的地方(南极点和北极点500公里以内除外),为数十万个陆上和海上的用户提供服务。其中,4颗主用卫星分别覆盖太平洋、印度洋、大西洋东和大西洋西四大洋区,在中国地区可以使用太平洋和印度洋的两颗。每颗主用卫星都有两颗备用卫星,确保信道在任何情况下畅通。

  海事卫星以其独有的高速语音和数据传输给野外作业极大便利。特别是高速语音128K的上网功能,可以传输数据和图像以及压缩数据,尽管速度不算快,但是能为救灾指挥提供最准确的信息。在野外只需要有一台海事卫星M4站和SUNPONY设备就完全可以将现场图片传输到后方基地,而基地只需要有一台ISDN专线就完全可以将图像投放到显示器或大屏幕上,以身临其境的方式来现场指挥。

  1972年尼克松访华,运输机运来一个集装箱,装着神秘的卫星地面站,在北京首都机场架起了直径10米的大天线,一个副官抱着一个黑匣子,其实是微型卫星终端,紧随尼克松左右,以便随时和美国保持联系。后来中国进口了这套设备,那是卫星通信在我国最初的应用。

  光纤电话

  由于四川周边的重庆、陕西南部等地区受地震影响较大,而通话流量又猛增,中国电信已将阿坝、眉山、内江等四川十几个受灾区域的114话务查询服务转接到承载能力较强的上海、广东、浙江、江苏四地的服务平台上。尽管浙江的话务员和四川的用户口音差异较大,但当地已经征集了懂四川话的志愿者提供服务。这样,一个四川灾民可以通过上海或广东的光纤通信线路,得到急需的帐篷或药品。

  然而在模拟电话时代,线路只能传输音频。信号随距离衰减,那时打长途电话要跑到邮局或话务大楼,而且很多时候是要在听筒里喊的。即便如此也不普及,遇到急事常常需要发电报。

  我国最早于1974年研制成功石英光纤,1984年开始在长途通信线路上使用单模光纤,进入了第三代光纤通信。

  光纤通信容量大,一根光纤可以同时传输24万个话路。由于光纤具有极低的衰耗系数,若配以适当的光发送与光接收设备,可使其中继距离达数百公里以上。这是传统的电缆、微波等根本无法相比拟的。因此光纤通信特别适用于长途干线,远距离通话时声音依然非常清晰。

  互联网

  汶川县城地形复杂,三山耸峙,两江汇流,两小块居民地夹在岷江和高山之间,几乎没有大片平地。地震后,因急于了解情况,15名伞兵冒险在地形相对开阔的茂县上空跳伞。这时,一个在汶川居住过的女学生通过互联网提示了一块可供直升机机降的平地,经记者转达,空降兵终于开辟了一块空降场。

  除了老资格摄影记者之外,很少有人还记得,当初传输相片是多么困难的事情。直到1991年,通过照片传真机,10英寸照片要传10分钟,还不算拍照后的放大、显影、定影、水洗、烘干、切边等程序。

  现在,这同样大小的照片只要用鼠标点一下,即可通过电子邮件或MSN、QQ在线传送。虽然1985年广州与香港、深圳、珠海就开通了电子邮件,但真正普及始于1996年1月,中国公用计算机全国骨干网建成,正式开始在全国范围内提供服务。作为最早的网民,那时每月要交300到700元话费,不但要占用电话线,还只能发邮票大的图片。

  自从有了宽带网,这些记忆几乎不再重现,调制解调器拨号上网时那“吱啦呜——嘀嘀”的叫声已经很遥远。

  探测

  航空遥感

  中科院的遥感飞机搭载光学遥感器经过对汶川地震灾区飞行作业,获取了重灾区大量高分辨率数字影像。对图像的初步分析显示,由于地震影响,岷江沿线诱发了数以千计的滑坡与泥石流。其中太平驿电站被滑坡大面积覆盖,附近的滑坡掩盖公路长达500余米,桥梁被冲断,图像清楚显示断桥上被迫停驶的车辆。

  航空遥感是在运输机、超轻型飞机、热气飞艇、无人飞行器等各种平台上,装备航空摄影测量相机、各型可见光照相机、摄像机、热红外探测仪、合成孔径雷达等遥感器,用于大面积空中探测的技术。

  空中探测速度快,面积大,不受地形限制。特别是雷达探测,可以穿透浓密的云层,在气候恶劣的山区非常有用。地震发生2天后,通过对比航空遥感获得的光学图片和雷达图片,并结合定位系统和地理信息系统,分析人员很快就初步确定了道路、桥梁、水坝等许多大型目标受损程度,以及许多救援队暂时无法到达的村镇的破坏情况。

  通过这些宝贵的信息,可以确定打通哪条道路的工程量最小,空中、地面、水路中哪种救援方式最及时,调运物资的比例,救援兵力的分配,何时从将要溃堤的危险区撤离人员等重要决策;对科学、合理、高效地组织救援起着关键性作用。

  卫星遥感

  5月14日,中科院遥感所接收到了汶川地区最新高分辨率卫星遥感影像数据和5米雷达数据。截至15日凌晨,该所已经完成北川东部、安县北部真彩色卫星影像图的处理与分析,完成茂县、什邡、都江堰、成都的雷达卫星影像采集。

  卫星按轨道飞行,虽然可以根据需要机动变轨,却仍然不如航空遥感灵活。但卫星也有其自身优势。由于卫星长期在太空运行,探测面积更大,可以积累长期的地面情况资料库。遇到灾害时通过比对,可以发现更多的信息,例如地形地貌变动前后情况、大范围灾区的分布等。

  汶川地震发生后,很多救灾部门利用开放的民用卫星资源,获取灾区卫星图片,并从中测量出两点之间的距离,河道的宽度、弯度,大致地形等信息,为调动救灾队伍,保障空降安全提供了基础数据。

  GPS导航定位系统

  美国的GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础,向世界各地全天候提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。携带GPS系统的救援队伍、飞机和直升机,可以在不熟悉的地区迅速确定自己的位置、方向和速度,极大提高了救援效率和安全。

  即使是当地人,在山体滑坡、泥石流发生后,由于地形地貌发生了巨大改变,有时也需要GPS系统来确定方位。特别是寻找被埋的房屋和人员时,GPS精确定位的功能就更重要了。

  仅仅在10多年前,GPS还是神秘的军用设备,但现在已经在民用领域广泛使用。欧盟、俄罗斯和中国也分别研制了自己的卫星导航定位系统。我国自主研制的北斗系统还具有导航之外的其他功能。

  生命探测仪

  5月15日凌晨,厦门消防救援队到达灾情严重的青川县城。在随后开展的救援中,3个搜救小组利用雷达生命探测仪,几乎同时在山珍菜市场、阳平街145号一幢四层楼房和一家小型旅馆发现4名幸存者。

  生命探测仪通过感应人体心脏跳动产生的超低频电波来搜寻幸存者。人体发出的极低频电波低于30赫兹,可穿透建筑物钢筋混凝土墙、钢门、树木等障碍。仪器在碰到上述障碍物时,灵敏距离会减少,但只要操作者向前靠近侦测地点,仍可精准发现人体目标。配备特殊电波过滤器后,还可将其他动物如狗、猫、牛、马等不同于人类的心跳频率过滤去除。

  雷达生命探测仪的工作分为发送和接收两部分。雷达信号发送器连续发射电磁信号,对一定空间进行扫描;手持接收器重1千克左右,不断接收反射信号并加以计算。如果被探测者保持静止,返回信号是相同的;如果目标在动,则信号有差异,由此可以判断出生命迹象。有的设备还有目标锁定功能:当侦测到人体心电波产生的电场后,侦测杆会自动锁定此电场,人体移动时,侦测杆也会跟着动。生命探测仪一般使用可充电电池,充电时间14至16小时,正常情况下可使用12小时。

  其他设备

  二氧化碳分析器。如果幸存者在一个封闭空间中昏迷,那里的二氧化碳浓度会增加。救援人员利用这种分析器就可以探知封闭空间里是否有人。

  可视探测仪。这种设备由微型摄像头、微型照明设备、光纤、便携式终端组成。灵活性很好,可以伸入废墟缝隙中探测下面的情况。

  声音探测仪。这是一组用于救援的麦克风,置于废墟上可以收集到幸存者发出的声音,计算机通过三角测量的方法,处理不同麦克风的数据来确定幸存者的位置。

  救援

  空投重装备

  灾害发生之后,通往汶川的山路严重损毁,短时间难以修复,但是震中的映秀镇又急需吊车、挖掘机、推土机等工程设备和医疗设备,靠人挖肩扛毕竟效率太低。天气好转后,空降兵部队首次通过降落伞向映秀镇空投大型装备。这为加大对灾区的装备支援力度迈出了开创性的一步。

  殊不知,尽管降落伞已经应用很多年,但空投重装备难度仍然很大。美国通常采用运输机超低空水平投放的办法,但这种办法在高山峡谷中并不合适。

  俄罗斯早就掌握了从高空投放重装备的技术,利用一组十几个圆形降落伞空降货物平台,接近地面时设法再次减速。

  短短的一条新闻,说明我国自主研发的重装备空投技术取得了很大进步。但是应该看到,这次救灾中发挥很大作用的大型运输机主要是俄罗斯制造的伊尔—76型,后来俄方还出动了一次能运载20吨的米—26型重型直升机。相形之下,我国在自主研发大飞机和重型直升机方面还需要做很大努力。

  水净化

  山区运输困难,为保证灾区人员的健康,饮用水不得不和粮食、药品争夺宝贵运载量。长时间野外生活还需要洗浴。因此,先进的净水技术就特别重要。

  5月15日中午12时,地震灾区都江堰市柏条河畔建立了灾区第一个供水站,主要是保障抗震救灾的生活用水和饮用水。截至下午4时,该水站已供水15吨,并将超净化后的3吨饮用水分装打包后直接送往机场,以最快速度空投到了汶川重灾区。

  传统上用活性炭过滤可以获得比较洁净的饮水,但活性炭滤芯不能反复使用,需要经常更换。制造少量饮水还可以采用净水药剂,缅甸飓风灾区目前就使用这种方法。但是,在净水需求很大的地方,就需要更先进的多级净化技术:由微滤膜、活性炭过滤器、紫外线消毒器等组成的净化单元,利用膜分离技术制取饮用水;由超滤膜、加压泵、紫外线消毒器等组成的超净化单元制取纯净水;由海水膜、高压泵等组成的淡化单元,将海水、苦咸水淡化成饮用水,满足大规模救灾的需要。

  当然,没有上述技术设备的时候,也不要忘了用塑料布收集露水,寻找竹子里的存水,用沙土和石子过滤河水等等野外求生方法。

  最重要的还是人

  和30多年前的唐山大地震相比,科技进步给我们的救灾工作带来极大便利。但科技只能辅助人,而不能代替人。

  当公路断绝,水路不通,天气不适合飞行的时候,徒步、骑马、自行车、摩托车、手推车甚至信鸽、拉网式搜索等传统救援手段仍然很重要。有时候,如果一个笨办法有效,那么这就不是一个笨办法。

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浙江日报 文化休闲 00018 无所不在的高科技 ■李克峰 2008-5-30 48256F32002924A648257456001D15E8[A1-竺大文≈B1-竺大文] 2