The Innovation | 用夜间灯光遥感评估土耳其-叙利亚地震灾害影响的新探索

导 读

夜间灯光数据被广泛用于描绘地表人类活动足迹，还可以根据灯光水平评估与其密切相关的夜间经济活动强度和受灾情况。可持续发展科学卫星1号（SDGSAT-1）可获取全色10米、彩色40米分辨率的夜间灯光数据，具有道路网络沿线和建筑街区的精细变化检测能力，为监测地震等重大灾害影响及灾后救援或恢复重建提供了新的重要数据资源。

本研究分析了土耳其-叙利亚地震震中及其邻近区域夜间灯光在地震前后变化情况，为夜间灯光数据用于地震等自然灾害电力损坏评估、地面安置部署和灾后恢复重建等情况的分析提供了全新视角。

图1 土耳其-叙利亚地震研究区的SDGSAT-1卫星夜间灯光图像，(A) - (F)典型城市夜间灯光变化放大图像；(G)不同PGA地区之间的夜间灯光变化比例；(H)不同典型省份的夜间灯光变化比例，其中灯光增加和减少的比率为变化灯光面积与震前灯光面积比

2023年2月6日，土耳其东南部和叙利亚西北部发生了7.8级强烈地震，震中位于土耳其Gaziantep市；9小时后，该震中以北约100公里的Kahramanmaras市又发生了一次7.5级余震；此后还发生了一系列地震和余震进一步加剧了破坏，共导致超过50000人死亡，数百万建筑物受到影响。此次土耳其-叙利亚地震发生在安纳托利亚板块、阿拉伯板块和非洲板块交界处附近。

地球大数据科学工程团队利用可持续发展大数据国际研究中心（CBAS）公开发布的SDGSAT-1卫星夜间灯光数据，对受地震影响较大的土耳其21个省和叙利亚9个省，开展了灾前和灾后的夜间灯光变化评估。

综合地震峰值加速度（Peak Ground Acceleration，PGA）分析发现：1) PGA>0.5%g地区，夜间灯光大幅消失（图1A-B），其因可能主要由于电力设施受损、露天景观灯光消失，以及非必要照明电力转移；2) PGA<0.5%g地区，夜间灯光显著增加（图1C-E），其因可能由于临时基础设施的设置，用于支持该地区的震后搜索和救援行动；3) 城市部分道路的夜间灯光面积明显减少（图1F），表明交通基础设施受到破坏，有效通行和流动面临挑战。

与震前夜间灯光数据对比分析发现，研究区存在大量夜间灯光减少和新增区域（图1G）。强震区域（PGA≥0.5%g）夜间灯光面积减少了约94%，而在受地震影响较弱区域（PGA<0.5%g）面积减少了约49%，表明受灾地区电力网络基础设施遭到严重破坏。与夜间灯光面积减少情况不同，地震影响较弱区域和强震区域均有大量新增夜间灯光面积。其中受地震影响较弱区域的夜间灯光面积增加了70%，比强震区域高约6%，大幅增加的夜间灯光面积可能与救援工作迹象相关，在重新建立供灾民基本生活使用的电力供应。

受地震影响不同，不同省份之间的夜间灯光面积呈现不同的变化情况（图1H）。Hatay、Sanliurfa和Kilis三省由于受地震影响较大，其灯光面积均减少了约70%，而且其增加的灯光面积比率低于减少的比率。Kilis省的灯光面积增加的比率最小，仅为28.78%。此外，其他省份增加的灯光面积都高于其消失的灯光面积，特别是叙利亚的Aleppo和Ar-Raqqah省。Aleppo和Ar-Raqqah省增加的灯光面积均超过了灾前灯光面积，表明当地政府在灾后救援行动中为改善灾民的生活做出了巨大努力。本研究基于高空间分辨率SDGSAT-1微光数据结合地震峰值加速度数据（PGA）分析了土耳其和叙利亚受不同强度地震影响的省份电力损坏程度的不同以及其在灾后新增的电力设施面积的不同，为客观评价不同省份的受灾损失和灾后评价提供数据依据。

总结与展望

SDGSAT-1卫星10米空间分辨率的夜间灯光数据可以更精细地检测路网、建筑群等用电区，可以对灾后恢复和救援能力进行多尺度持续监测。同时，结合日间高分辨率光学遥感数据可以进一步判别建筑物损坏、道路中断、为救援而建造的棚屋以及灾民的迁移等夜间灯光变化原因，对灾区进行更全面的灾害损失和灾后救援评估，助于应急响应。

责任编辑

欧阳亮  四川大学

刘   燕  成都中医药大学

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(23)00047-4

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第四卷第三期以News & Buzz发表的“Assessing changes in nighttime lighting in the aftermath of the Turkey–Syria earthquake using SDGSAT-1 satellite data” (投稿: 2023-02-26；接收: 2023-03-20；在线刊出: 2023-03-23)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2023.100419

引用格式：Yu B., Chen F., Wang N., et al. (2023). Assessing changes in nighttime lighting in the aftermath of the Turkey–Syria earthquake using SDGSAT-1 satellite data. The Innovation. 4(3),100419.

作者简介

于 博，中国科学院空天信息创新研究院副研究员。中国科学院青促会会员，现任国际数字地球学会中委会数字减灾专委会学术秘书。主要研究方向为灾害目标遥感提取。

陈 方，中国科学院空天信息创新研究院研究员、博士生导师。国家重点研发计划项目首席科学家、国家减灾委员会第四届专家委员会委员。现任可持续发展大数据国际研究中心常务副主任、国际科学理事会灾害风险综合研究计划中委会秘书长、国际数字地球学会中委会数字减灾专委会主任委员等。主要研究方向为灾害遥感理论与方法。

王 宁，北京大学城市与环境学院博士后。主要研究方向为地球大数据分布式计算。

王 雷，中国科学院空天信息创新研究院副研究员。现任世界工程组织联合会减灾委员会委员、国际科学理事会灾害风险综合研究计划中委会学术秘书。主要研究方向为森林扰动遥感监测方法。

郭华东，可持续发展大数据国际研究中心主任，中国科学院空天信息创新研究院研究员。中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士、芬兰科学与人文院外籍院士、发展中国家科学院院士、国际科学理事会会士。现任国际数字地球学会名誉主席、联合国教科文组织国际自然与文化遗产空间技术中心主任、国际科学理事会全球可持续发展科学使命高级别委员会委员、“数字丝路”国际科学计划主席。从事空间地球信息科学研究，在遥感信息机理、雷达对地观测、数字地球科学等方面取得系列成果。

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