防灾减灾，看哈工大（威海）的锦囊妙计

2026年5月12日是

第18个全国防灾减灾日

今年全国防灾减灾日活动的主题是

人人讲安全、个个会应急——提高

防灾减灾救灾能力

我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一，地震、火灾、洪水、泥石流等自然灾害高发，分布地域广、发生频率高、造成损失重。为提高民众应对自然灾害的防范意识和应急处置能力，自2009年起，每年5月12日为全国防灾减灾日。

围绕防灾减灾救灾，哈尔滨工业大学威海校区老师结合专业特长，积极开展基础研究，面向应用研究减灾技术、开发相关设备，将研究成果应用到防灾减灾一线。一起来看哈工大（威海）专家们的防灾减灾救灾的“技术锦囊”——

星载GNSS-R技术

监测台风与洪水

想象一下，太空中有无数个手电筒（导航卫星，如北斗、GPS等）照向地球，而在另一颗卫星上装上“眼睛”（接收机），捕捉这些手电筒在地球表面的“反光”，这就是哈工大（威海）空间遥感与海洋测绘研究院院长郑伟教授和团队研究的星载GNSS-R（全球导航卫星系统反射测量）技术。“它不怕云雨遮挡，不仅成本低，还能进行全球高频次观测，是我们应对极端天气、防灾减灾的得力助手。”郑伟说。

当台风掠过海面时，原本平静的大海会变得波涛汹涌。海面越粗糙，反射回太空的导航信号就越散乱，被GNSS-R卫星接收到的能量就越弱、越模糊。通过捕获这种信号的畸变程度，就能精准测算台风内部的风速和风场，为台风海洋监测预报业务提供数据支撑。

星载GNSS-R卫星监测台风示意图

当陆地发生洪水时，大面积的平静积水就像在地面铺了一面巨大的镜子。水面对信号的反射能力极强，会产生显著的“镜面反射”。当卫星飞过灾区上方时，接收到的反射信号会突然激增，帮助我们在暴雨等恶劣天气下（微波能穿透云层），迅速且清晰地划定洪水淹没的范围。

星载GNSS-R卫星监测洪水示意图

从道路到电网，主动抗冰雪技术

守护民生安全

我国是全球自然灾害最为严重的国家之一，在众多自然灾害中，冰雪灾害对基础设施安全的影响尤为突出。在冰雪防灾减灾一线，谭忆秋教授团队深耕冰雪防控技术二十余年，不仅为道路安全打造了“技术锦囊”，更将成果延伸至电网、风电等重要基础设施，为我国冰雪灾害防控注入哈工大力量，守护人民生命与生产安全。

我国约80%的道路位于冰雪影响区，路面积雪结冰严重威胁人民群众的生命财产安全。传统监测手段依赖人工经验、预警滞后，除雪方法被动低效，易破坏环境。团队自主研发道路环境监测智能桩，通过光学识别方式实时感知路面冰雪状态，联合冰雪路面运营管控平台，可提前发出路面运营风险预警，变“被动抢险”为“主动预警”。同时，研发的“核-壳”结构主动抗凝冰剂应用于沥青路面后，如同“缓释胶囊”持续释放绿色融雪“芯材”，实现“小雪自融、大雪不粘”，大幅减少机械除雪和融雪剂的使用。此外，开发的地热能源转化型融雪路面系统无需额外耗能即可实现主动绿色融冰化雪。相关技术已在北京大兴国际机场高速、中俄黑河大桥、青藏高原抗凝冰路面等数十项重大工程中广泛应用，让科研论文“走上了”冰雪覆盖的高速路和机场跑道。

除去道路冰雪难题，2008年的雨雪冰冻灾害证明输电网、风力发电设备等基础设施同样饱受冰雪之困。为此，团队开发了仿生超疏水-光热主动抗冰雪涂层材料。通过模仿荷叶表面的微观结构，实现低水黏附特性，让冰晶难以附着。同时，利用光热材料转换效应，吸收阳光转化为热量，加速残余冰雪融化。该技术已在辽宁风电场应用，未来有望推广至高速车辆、船体等场景，为更多关键设施穿上“抗冰外衣”。

机艇协同系统

助力海上应急救援

当海上轮船起火、船舶倾覆、人员遇险等事故发生时，如何实现快速精准救援？“灵活机动的无人艇快速抵近危险区域，多旋翼无人机悬停侦察，用无人机-无人艇协同应急救援技术，无需人员冒险靠前、不受复杂海况限制，可实现全天候侦察、精准搜救、强光照明、通信中继，为海上应急提供硬核救援力量。”哈工大（威海）海洋物联网团队负责人王晨旭教授表示。

无人机凭借高空视角优势，穿透浓烟精准定位遇险人员、隐蔽火点与高温区域，实时回传红外热成像画面，为指挥部提供24小时不间断火情监测、人员定位、船体温度分布等数据。夜间或低能见度环境下，无人机开启强光照明模块，照亮事故甲板与周边水域，为水面搜救、登船处置提供清晰视野；同时搭载广播装置，向遇险人员发送引导指令，提升救援效率与安全性。

无人艇则承担抵近侦察、水面搜救、物资投送、消防辅助任务，可在恶劣海况下稳定航行，将无人机引导的遇险人员快速转移，或向被困人员投送救生衣、饮用水、急救药品等应急物资。

两者通过稳定信息共享链路实现自主跟踪、自主协同、自主返航降落，无需人工频繁操控，大幅提升复杂事故场景下的作业持续性与安全性。

海冰智能监测预警技术

筑起“智慧防线”

海水不仅会结冰，还会化身为海面上的“白色杀手”，引发灾难。海冰是与海啸、风暴潮、灾害性海浪和赤潮并列的海洋五大主要灾害之一。“我们在太空中架起‘高清相机’（高分辨率卫星），在无人机和岸边装上‘超级大脑’（深度学习AI模型），构建了‘空-天-地’一体化海冰智能监测预警系统。它不分昼夜、不畏严寒，构成了我们抵御冬季海洋灾害的‘智慧防线’。”哈工大（威海）雷达通信团队负责人刘爱军教授讲到。

当海冰生成时，卫星遥感影像会呈现出独特的纹理与色泽。通过分析这些“蛛丝马迹”，系统能精准识别海冰的范围与厚度；而当流冰开始漂移时，岸基摄像头与无人机会捕捉海冰的形状、纹理与运动轨迹，这些画面被AI模型实时转化为流冰速度与风险热力图。这套系统突破了人眼与体力的极限，实现了对重点海域24小时不间断的“透视”监控，将预警响应时间缩短至分钟级。在寒潮来临前，这套“慧眼”系统能提前预判海冰封冻趋势，在环渤海港口及海上风电场的实战应用中，用它来指导港口调整作业计划、辅助破冰船精准导航，有效避免了因海冰撞击导致的船舶滞留与设施损毁，让防灾减灾从“被动应对”真正转向了“主动预警”。

结构隔震技术

让建筑坐上“滑板”

“当地震来临时，地面剧烈摇晃，但建筑却像坐在一块巨大的滑板上，平稳地晃动，几乎感觉不到震动——这就是结构隔震技术的魅力。”

据哈工大（威海）海洋工程学院副教授李素超介绍，传统建筑的基础与地面牢牢“钉”在一起，地震时地面怎么动，建筑就怎么跟着晃。而隔震技术是在建筑底部与地基之间设置一层由橡胶隔震支座或摩擦摆支座等组成的“柔性隔震层”，既能竖向支撑房屋重量，又能水平方向“放松约束”。地震发生时，地面剧烈摇摆，但隔震层会“过滤”地震能量，让上部结构只做整体缓慢平动，配合阻尼减震器使用，可进一步降低结构振动，加速度反应可降至传统结构的1/4~1/6，震后建筑主体基本完好，一般无需修复即可继续使用，对医院、学校、指挥中心等关键设施尤为重要。

多年来，哈工大（威海）研究团队将减隔震技术作为重要研究方向，相关技术应用于北京火车站、北京大兴机场、青岛胶东国际机场、渤海海上钻井平台、乌鲁木齐中小学校等多地重大基础设施中。

用光纤“触角”给地层

做“CT扫描”

“传统的地震检波器靠电磁感应工作，频带窄，抗干扰能力弱，很多细微的地震信号捕捉不到，在强电磁环境下还容易失灵。而我们与新北洋联合研发的光纤地震检波器就像一位技术新秀，利用激光在光纤里的特殊反应——比如瑞利散射、光纤光栅变化或者干涉效应，来捕捉地震波引发的光纤微小形变，哪怕是0.1m/s²的微弱加速度也能精准‘摸’到，大大突破了传统检波器的‘感知极限’。”哈工大（威海）激光与光子技术团队负责人李岩教授表示。

分布式光纤地震检波技术的工作原理有点像给地层做“CT扫描”：向光纤发射激光脉冲，当地震波或地面振动让光纤产生一点点变形时，就会产生后向散射光。通过分析这些散射光的时间差和相位变化，就能准确知道振动发生在哪里、强度多大、频率多少，甚至连传播方向都能搞清楚。有了这项技术，单根光纤就能变身成千上万个连续的检波点，就像把无数个“监测小探头”串在了一根线上，能实现数十公里范围的高密度监测，空间分辨率能达到米级。这意味着地下结构哪怕有一点点细微变化，都逃不过它的“眼睛”。

用一流科技创新

助力防灾减灾救灾

筑牢国家安全防线

（图文 | 由各团队提供）