粵港澳大灣區需發展衛星監控基礎設施健康產業

　　粵港澳大灣區作為國家發展藍圖中的重大戰略部署，即將迎來更大的發展機遇，近年來陸續落成的港珠澳大橋和廣深港高鐵等設施已成為舉世矚目的粵港澳大灣區城市群基礎設施建設。眾所周知，各種基礎設施包括機場、地鐵、高架路橋等已成為可影響城市發展的生命線，而這些基礎設施的結構健康問題將直接關係到粵港澳大灣區社會經濟的可持續發展。

市區地面沉降及基礎設施形變問題日益嚴重，造成基礎設施的結構變形和損毀，甚至造成人員傷亡事故。圖為2016年日本福岡市地陷狀況

城市基礎設施健康須高度關注

　　近年來，由於城市急速發展及土地緊缺問題，令地下和半地下空間開發的速度加快。由地下及半地下空間開發以及地質條件造成的地面沉降及基礎設施形變問題日益嚴重，造成基礎設施的結構變形和損毀，甚至造成人員傷亡事故，這些人工建造設施的健康問題必須引起高度關注。

　　日本福岡市博多車站前廣場2016年11月8日因為地鐵工程造成地陷；香港媒體早前曾曝光地鐵沙中線工程造成沿線樓宇沉降，一度引發社會恐慌；此外，大灣區內多個城市也都出現過由於填海與地下工程引發的基礎設施沉降與病態形變問題，這些都反複提醒我們：必須關注城市基礎設施中的地質災害隱患。尤其是越來越多填海工程、地下空間和半地下空間的開發已經被提上大灣區各地區政府的議事日程上，及時監測這些工程，預防基礎設施所引發的影響應該是刻不容緩的課題。

　　由於粵港澳大灣區內城市規模的快速增長以及工程類型的變化，常規的測量和監測方法已經無法及時診斷相關基礎設施的健康狀況。例如香港機場飛機起降繁忙，無法通過地面測量對機場跑道的沉降形變問題進行大範圍同步監測；大灣區內高速公路等許多基礎設施也屬於大規模基建，並且相當繁忙，常規的測量方法不但難以做到同步測量，還延長了監測的週期。同時，許多地面和基礎設施的形變量無法用人眼識別，常規的人工測量方法將造成許多難以預料的不確定性。

　　近年來，衛星遙感科技為大範圍城市基礎設施的監測提供了新的方法。其中，雷達衛星干涉測量技術在監測地表穩定性的工程應用中取得顯著的進展。國內外的科研成果都顯示出這種技術對於沉降形變速率的監測可以達到厘米甚至毫米級的精度。粵港澳大灣區各地區政府相關部門應該積極推動這一技術研發和應用，制定相應的技術標準和規章制度，完善實用化系統，使之成為大灣區城市基礎設施健康診斷與普查的新平台。

衛星遙感技術是通過衛星定時對於大灣區的城市進行「CT掃描」。圖為衛星「CT掃描」示意圖

衛星遙感技術監測精準高效

　　利用衛星遙感技術監測城市基礎設施的方法與一般人體檢時的計算機斷層掃描（CT掃描）原理相似。與人體一樣，城市的基礎設施也需要定期做「健康體檢」。衛星遙感技術就像是將一個CT掃描儀器安裝在衛星上，通過衛星定時對於大灣區的城市進行「CT掃描」。利用這種衛星加載的雷達遙感儀器對城市大範圍做「CT掃描」普查，找到有問題的「病灶」地點後，相關部門則可以大大縮小應須測量的局部地點或地區，從而高效進行精細的測量。衛星遙感技術監測城市的應用將可大大加快城市基礎設施健康診斷的速度，節省大量開支，提升地質災害風險的防範力度。

　　香港中文大學太空與地球信息科學研究所（太空所）在國家科技部與香港特區創新科技署的支持下，於2005年建成了香港的衛星遙感地面接收站，不但令香港由需要購買衛星遙感圖像的城市成為可以主動接收遙感衛星圖像的城市，還可以向周邊國家與地區提供衛星遙感信息服務，並為聯合國的國際救災減災計劃做出積極的貢獻。香港中文大學太空所還成立了專門的研究團隊，研究衛星遙感技術應用於城市基礎設施的形變監測，在大灣區的填海型機場跑道的沉降、地鐵隧道施工對於地面建築的影響、填海區樓宇的穩定性、水庫大壩的周期性形變、高速公路高架路面的病變等方面開展了卓有成效的研究，並開發出中國首個具有自主知識產權的InSAR雷達衛星測量商用化軟件。

　　香港中文大學太空所經過多年的積累，從衛星遙感數據的接收，到處理衛星遙感數據的軟件平台，以及具體的城市基礎設施形變監測的試驗，為發展粵港澳大灣區的衛星遙感信息服務業奠定了基礎。希望這些基礎能夠與大灣區以及全國的遙感衛星產業合作，共同拓展城市基礎設施健康診斷的衛星信息服務市場，增強城市生命線的災害風險防控能力，為粵港澳大灣區能健康發展起到積極作用。

作者係香港中文大學地理與資源管理學系教授、

太空與地球信息科學研究所所長

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