基于3s和地学知识的MH370搜救方案编制

柔光的暖阳◎ 2023-09-23 14:02 9阅读 0赞

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基于3s和地学知识的MH370搜救方案编制  
0.引言  
2014年3月8日，马航MH370航班在从马来西亚吉隆坡飞往中国北京的航班上从空中交通管制雷达上消失，机上共有239名乘客和机组人员。马航MH370次航班在2014年3月8日零时失联后，其定位于命运牵动着每一个乘客家属的心和全社会的关注。迄今为止中国已经投入大量人力物力、集中力量在南印度洋展开空中与水面搜索以及水下探测；同时澳大利亚、马来西亚等国家也相应地组织搜寻工作，通过卫星遥感、海洋科学与技术等多学科合力以及国际合作，力求尽快对飞机及黑匣子进行定位、以进一步揭示其失联过程的真正原因。灾害救援有明显的阶段性，通常可以界定为三个阶段：早期/紧急/应急阶段（0-1个月）；中期/恢复阶段（1-6个月）；后期/重建/发展阶段（6个月以上）。介于此，本文将从以上三个时间阶段探索并且给出基于2014年3月8日马航MH370失事时的时间维度的搜救方案。  
1.短期搜救方案  
时间回到MH370刚刚失事的时候，北京时间8日凌晨3点左右，根据从NASA获取的低分辨率卫星影像MODIS卫星数据（卫星观测范围为东经101.5 -103.8度，北纬6.5-9.5度），可较为清晰的看到一条长约180公里的油污带。根据卫星图中油污带的位置，洋流的方向与速度，加之越南军方昨晚发现的油污带等信息。可以作为一条搜救方案来展开，届时我们可以根据当天的风向、风速、洋流等环境因素综合分析，可以使用Landsat 8卫星遥感影像在30米分辨率上对油污带区域进行重点排查。同时基于高分辨率的国产遥感卫星高分一号、高分二号也可以投入到影像搜寻中去，在最短的时间内搜寻尽可能多的区域。  
一般来说，遥感卫星是指在空间利用遥感器对地球及大气目标辐射或反射的电磁波信号进行收集、处理从而实现观测和信息利用的人造卫星。它主要由卫星本体、遥感器、信息处理系统和信息传输系统等组成，涵盖了结构、温控、姿控、测控、程控、天线及能源等功能。  
所以说利用遥感图像尽心搜寻是在短时间内的最佳方案，当然，飞机失事也不排除有人为因素，如果MH370被劫持在某个海岛机场降落，或是降落到某个内陆国家的废弃机场，这样的话，遥感卫星即便有在高的经度可能也是无法准去观测到的，因为在飞机降落后很可能进行一定的隐蔽工作，这时就需要高分辨率光学遥感卫星和雷达卫星携手工作，通过全色和多光谱卫片与SAR (合成孔径雷达)图像的结合，去伪存真找到客机可能的踪迹。如果航班客机已经耗尽燃油解体坠海，但部分碎片残骸浮在海面上的话，那也只有超高分辨率光学遥感卫星才可能发现一丝蛛丝马迹。  
其他方案无非是配合遥感卫星以及专家对图像的分析进行实地的搜寻，可能带来的结果是通过遥感卫星找到了具体的飞机残骸，当然，更可能的会是徒劳无功，不然为什么到了2022年我们还没有得出一个准确的结果证实其到底怎么遇害的以及其残骸到底落到了哪里。  
2.中期搜救方案  
随着时间的推移，基于早期专家们得出的飞机可能在遇难后又飞行了7个小时的言论又结合了当时的分析，飞机残骸很大几率会落在印度洋海域，要知道，一架飞机坠毁在陆地和坠毁在海上的搜救难度完全不一样，因为陆地上的地点基本上是不会发生轻易改变的，特别是一架大型客机坠毁后，就算是撞击地面成残骸也会有非常大的坠毁痕迹，而且这个痕迹就算十年后、二十年后依然不难发现。所以中期的搜救主要集中在了海洋范围当中，这也大大增加了搜救成本。先客机坠毁在海面会直接解体成数不清的残骸碎片，那么这些碎片在洋流的涌动下很快就会被吹散到其他地方或者沉没到深海，当初的坠毁地点和和坠毁前基本看不出任何不同，所以对于海上搜救而言，就不可能轻易发现坠毁地点，而且因为洋流的涌动也不可能“刻舟求剑”般的直接在疑似坠毁的地点附近搜寻客机残骸，所以这也是当初MH370坠海后，连续三年搜救都没有发现其踪迹的核心原因之一。  
所以在此阶段的搜寻可能要借助于海洋遥感技术来进行。海洋遥感利用传感器对海洋进行远距离非接触观测，以获取海洋景观和海洋要素的图像或数据资料。海洋不断向环境辐射电磁波能量，海面还会反射或散射太阳和人造辐射源(如雷达)射来的电磁波能量，故可设计一些专门的传感器，把它装载在人造卫星、宇宙飞船、飞机、火箭和气球等携带的工作平台上，接收并记录这些电磁辐射能，再经过传输、加工和处理，得到海洋图像或数据资料。例如风云系列卫星以及海洋一号系列等都可以投入到海洋遥感监测中去。当然，这种监测大多是海面或者是海洋环境的监测，对海洋图像观测的还没有相应产品，所以使用声纳进行实地探测要比遥感图像有意义的多，虽然船舶携带的声纳能够发现水下更深的目标，但是搜寻船舶每小时最高航速换算成公里数不会超过40公里/小时，这也是为什么二十多个国家连续搜寻了三年，只搜寻了460万平方公里的原因，460万平方公里和3700万平方公里相比不过九牛一毛，这也是大海捞针这个成语的具体表现。  
3.后期搜救方案  
在持续多年的搜救中，卫星贡献了多半的搜救面积，卫星搜救虽然胜在搜寻范围广、搜寻速度快，但是卫星搜寻也存在很大缺点就是其只能发现漂浮在海面的疑似飞机残骸，并不能发现水下的具体目标，特别是对于平均水深高达3700米的印度洋而言，虽然卫星搜寻了多半面积，但是其搜寻的海洋下是否有MH370的飞机残骸，卫星都是无法发现的，而能发现水下目标的船舶显然不会重复对这些海域进行搜寻。船舶的声纳搜寻虽然更为高效、清晰，但是声纳是通过主动发射声波来判定海底是否有目标的，那么对于声纳而言，理论上外界干扰杂音越少探测的成像越为清晰，探测亲越远。但是海洋自身的噪音就高达90分贝，对于一些潜艇装备的大型声纳基阵和拖拽声纳而言，其虽然能够在120分贝的海洋环境下，对敌方的潜艇和鱼雷进行有效探测。但是民用的声纳显然性能没有这么先进，而且就算是军舰的声纳也只能发现水中的目标，而对平均水深达到3700米的印度洋海底具体情况不能完全探测清楚。假设MH370客机坠毁后大部分残骸经过洋流的涌动和自身重力慢慢沉入海底，并卡在地形非常复杂的海底断层或者海崖等复杂地形内时，声纳显然就不可能更为清晰的发现。这就需要在如今具备了比当时更为先进技术的当前，制定一份更为可行的搜救方案。虽然已经过去很多年了，但是这不论是对今后的研究还是对类似事件的处理及预防都具有很重要的意义。所以，单单基于3S或者是地学知识的搜救就会显得有些乏力，我们应该在此基础上结合一下其它领域的研究，比如生态学，计算机科学等，结合当下的一些专家团队几个人的见解，将超高分辨率以及海洋遥感卫星与网格信号线广泛分布的方式结合起来，对疑似的印度洋区域由点到到面的进行全方位拉网式筛查，特别是对海底地形非常复杂、声纳很难看清楚的断崖、海沟内进行了仔细的探测，即可确定MH370残骸的大致位置并给予人工搜查，因此，发现其准确地点其实就是时间的问题了。