【关键词】苏门答腊海震eos-modis奇异遥感信息
1引言
2004年12月26日,发生在印度尼西亚苏门答腊岛南西面印度洋海底的8.6级大地震导致了一场史无前例的海啸灾难。在地震数分钟内,大海汹涌冲上海岸,毁灭了北苏门达腊海岸,造成南亚和东非13个国家近20万人死亡,而财产损失更是不计其数。作者利用美国modisweb和新加坡国立大学(nationaluniversityofsingapore)crsp(centreforremoteimaging,sensingandprocessing)网站的terra-modis数据,不失时机地对印度尼西亚苏门答腊岛地灾情开展了研究,通过遥感信息处理发现了4种具有特殊征状的遥感奇异信息——黄边岛岸、海水层圈、海—云层圈和尖角云。研究表明,这些遥感奇异信息具有比原始遥感影像更为深刻的指示意义,通过对它们解析研究,可以对这次海啸灾难有更多的认识了解。
基本研究数据为terramodis灾前(2004.12.17)和灾后(2004.12.29)南亚轨道区影像数据,相关成像参数见表1[1]。这两天影像区的云量覆盖率都较高。但所幸的是,以重灾区苏门答腊岛北端为中心的区域云量偏少,这使得该区域数据应用成为可能。由于成像时间分别为灾前11天和灾后1天,灾区影像特征变化具有很好的可比性。新加坡crsp公布了这两天整个东南亚modis影像的三种不同波段合成处理的结果,即:(1)近红外、红光波段和绿光波段假彩色合成影像;(2)近红外、红光波段和绿光波段假彩色合成影像;(3)真彩色合成影像。但这些影像均为压缩jpeg图像格式,已不适于进一步作遥感信息提取处理。实际研究采用的modis数据来自美国modisweb提供的1b精度modis数据,共1~7波段,通过输入以苏门答腊岛北端为中心的矩形区域坐标直接从internet上下载[2]。影像区域大小为1078(像元)×4060(像元),面积为1,733,620km2(500米分辨率)。
表1.2004.12.26和2004.12.29terra-modis南亚成像区参数
table1.imagingparametersofterra-modistosouthasiainnov.26&29.2004
增强处理清晰地揭示出灾海岛外侧的海水中,存在大量海啸冲刷出的绿色、绿黄色絮状陆地物质。这些絮状物形态不规则,具有从海岸线向海洋深处扩散趋势,清晰显示出海水冲刷陆源物质向海洋迁移搬运的走向趋势。该现象曾被jesseallen观察到并在modisweb上作了简单描述[2]。但作者的兴趣不限于此,而是那些通过增强处理反映出来的新信息——几乎整个苏门答腊岛北端的陆岸都变成了浅褐色,表明源于苏门答腊岛sw侧海震中心的海啸,不仅冲刷破坏了与其正对面的岛岸,同时还绕过岛屿,使其背面的ne侧岛岸受损。这一点可以通过苏门答腊岛海啸波浪高度分布平面图和苏门答腊岛海啸波速分布平面图得到印证。这一发现或许还只对jesseallen发现的一个小补充,不足为奇。但一个真正有意义的新情况使,通过非线性增强处理使沿sw岛岸出现了一条狭窄延伸的黄色带状区,而在背离震中心的ne岛岸却无此带出现。由于未能到实地考察,难于断定造成两边岛岸这种差异的原因,但可以推断,这应与海岛sw和ne两侧受海啸攻击影响的方式、强度和所处环境不同有关。
为对海啸造成的灾区复杂环境状态进行快速模式识别,用envi软件对modis影像数据进行了不同参数isodata分类,揭示出紧邻海震中心存在着海水层圈结构,而这种层圈结构在未经处理的modis影像上反映不出来。虽然不同的isodata分类参数设置使得两种分类图像的色彩区域形态面积在局部有些差异,但在对层圈结构存在性的揭示上始终是一致的。按照isodata分类原理,同层圈海水区域应属于相同的成因属性。现岛屿sw侧海域中主要有4种不同色的层圈——红、绿、蓝、黑层圈,故可以判断海域种至少存在4种大规模物质/能量迁移/扩散运动差异区域。
2奇异遥感信息
奇异遥感信息是指那些在遥感影像上客观存在,但具有不同寻常表现特征的遥感信息。这次在苏门答腊灾后的各种modis影像中,主要观察到了4种奇异遥感信息——黄边岛岸、海水层圈、海云层圈和尖角云。
2.1黄边岛岸
经过非线性增强后,在modis影像的苏门答腊岛sw海岸显示出具鲜明黄色带状遥感影像特征。经测算,其长度257km,平均宽度2.075km,最大宽度约4.0km,面积约为526km2。在海啸前整个苏门答腊岛岸为基本相同的浅棕色调,sw和ne两侧岛岸影像特征不存在什么差异,但增强影像清晰地揭示出海啸前后两边岛岸的这种差异。由于海啸对sw海岸具有更大的冲击力,足以将其表层土壤大部冲刷光,而使下部的新土层暴露出来,而新鲜的土层对太阳光具有较强的反射/吸收率,致使黄边岛岸形成。之所以ne岛岸没能反映出这种影像特征,是由于海啸绕到苏门答腊岛ne侧之后,冲击力已大为减弱,不再具备将表土植被冲刷走的能力。
2.2海水层圈
不同参数的isodata分类图像都反映出在朝向震中一侧的海洋中,存在明显的海水层圈结构。从图可见,该层圈主要由3种颜色区组成——紧靠岛岸的蓝色层区、远离岛岸的红色层区和居于两者之间的绿色层区。蓝色层区面积小,全部紧邻岛岸分布,形态极不规则,分布不连续。绿色层区为第二层,按照像元计算出的面积13640km2,具有连续和平行岛岸分布的特点。红色层区域为第三层,也是具有最大连续分布区域的层圈,其东临绿色层区,而向sw方向一直扩展出影像图之外。仅从遥感角度可以对这种层奇异圈结构的成因有两种推测,即:
推测一:海啸冲刷回流携带物成因。海啸从陆地上席卷走的固体物质,依其重量、体积大小和形态不同,在被携带入海后形成分异分布,如是造成了海中不同的悬浮物分区。而不同悬浮物分区对太阳光吸收/反射率不同,从而造成海水影像差异。在原始影像中,这种差异知识表现为不明显的蓝色和黄绿色,不易识别,但分类处理使得这种目视解译难于识别的差异大大明显化。根据这种成因,蓝层圈主要是对大体积大质量的海啸冲出物在中近岸海水中分布的揭示反映,绿层圈主要是对小体积轻质量的海啸冲出物在中近岸海水中分布的揭示反映;而红层圈则主要是对海啸冲出的陆地细小悬浮物在远岸海水中分布的揭示反映。但这种解释与红色层圈区具有圆弧形态而sw岛岸却是平直形态相矛盾,因为从平直形态的岛岸上回流入海的海水,应该具有与海岸基本平行的平直形态,而不应该是圆弧形态。
推测二:海震造成海水环形震荡成因。发生于苏门答腊岛sw侧海底的大地震,使海水整体发生震荡,导致海面宏观形态和水体微观结构变化,使海洋中形成一种对太阳光反射率起综合改变效应的场——海啸“综合效应场”。这种场围绕海震中心呈对称分布。由于海洋巨大的储能功能,“综合效应场”足以保持很长的时间。因此,虽然这是在灾后的第二天拍摄的modis影像,但“综合效应场”的对称惯性结构仍在海水中潜存了下来,并通过对微小差异信息具有敏感性的isodata分类得以揭示反映出来。另外,在12.26大震后的较长一段时间里,仍余震不止,使得震中持续发出余波,对“综合效应场”能量进行补充,从而使该层圈结构得以持续较长时间。
2.3海云层圈
由增强modis影像还可见,从海震中心向苏门答腊岛内陆方向的区域内,存在4种相对独立的影像特征分区,即:(1)由ab线围成的红色海水层区;(2)由ab与cd线围成的绿色海水区;(3)由cd解译线和ef解译线围成的陆地层区;(4)由ef解译线和gh解译线围成的云层区。由ab、cd和ef3条解译线基本上都与苏门答腊岛sw侧海岸线呈平行关系,直观反映出它们都应该成因于同一动力源。这已在前面讨论过了。至于ef和gh,它们反映的是一条弧形云层的轮廓线。ab、cd和ef、gh之间宏观上体现的近于平行关系表明了一种客观存在的海——天物质分布走向的一致性。尽管云的形态具有较大的偶然性,是多解的,但在此我们不排除可能的海啸成因。因为从理论上,巨大海啸煽刮起海面上的大气形成的巨大冲击波,足以使得苏门答腊岛上空得低空云层被冲压变形,因此完全有可能导致弧形云层的形成。从这个角度,海啸不仅海洋和陆地,同时也影响大气和云层,导致形成一种海——陆——空介质联动的激烈环境变化。
2.4奇异尖角云
在灾后(12月29日)的modis影像中,另一个显著的影像特征是,在苏门答腊岛sw侧偏北的海岸线两侧,清晰反映出一个呈锐角的灰白色薄云区域。尖角位于苏门答腊岛内,指向正东方,角度32°。锐角区域的南、北边界平直,角形区域与周围环境存在明显区别。图区内北角边长为209.3km,南角边长为203.8km。由此两角边围成的区域的面积约11302km2。其中大部在海中,小部分在陆地上。该角形云区的奇异之处两点:
第一,形态奇异——角形区域由两条直线边缘构成,其平直的程度完全不象是自然成因产物,倒象是人工所为。
第二,指向奇异——角形云区的尖角由海洋指向苏门答腊岛内,这刚好与海啸运动同向。
这一奇异特征尖角云出现在12月29日,已是海啸发生的第二天。这时候巨大的主震已经结束。因此,即使其的出现与这次大海震有关,也只能是与余震有关。但余震的能力有限,不太可能导致这种影响作用。总之,根据目前掌握的资料,还不能够对这一奇异现象作出解释。目前只能将其作为一个观察到的未知奇异现象提出。
3综合分析
在这次大海震发生后,各国科学家同时还采用大量非遥感测地测海技术手段对这次灾难开展了研究。据网上的不完全搜索,这些研究有:震源与太平洋—印度洋板块结合部的断裂构造关系、震中海底地貌变形三维模拟[6]、海啸在整个太平洋和印度洋扩散运动过程的二维动画模拟(日本产业综合研究所)[7]、海震海浪波高分布和运动时间度分布定量可视化分析,等等。这些研究从不同角度揭示了本次modis遥感发现相同的问题。
如果我们将从分类影像上解译出的海水层圈结构经过适当外推延伸后,落到海震中心的海底地形变形隆起高度平面图和地形变形水平移动距离平面图上,立即就可以发现,由这些层圈组成的波状分布集合,具有以南亚断裂带为轴线,向nw方向扩散的规律。联系到前面对层圈结构的初步分析,容易作出判断,所谓的海水层圈结构,实际上是对一种海啸信息叠加效应,即对海啸冲刷陆源物质分布区与海啸“综合效应场”的综合叠加反映。更具体的说,也及时对jesseallen观察到的绿色、绿黄色絮状体与isodata分类揭示的层圈结构分布区的综合叠加反映。
同样,对海水——云——陆地分层组合结构奇异遥感影像特征的解释,也可以通过海啸波浪高度平面分布图和海啸推进波速平面分布图找到答案。该图给出了此间太平洋海域的海水运动学和海水动力学分布背景。海震中心的海浪高度达17.38米,到苏门答腊岛sw测的海浪高度仍在4~17.38米之间。如此高度的海啸巨浪在不到1小时的时间里就达到了整个苏门答腊岛。海面的这种超常整体运动必然通过流体牵引效应传递给了上方的大气,进而传递到云层,从而使得苏门答腊岛上方的低空云层受到冲击,使得其形态和运动方向发生改变。增强影像中的白色弯曲云层的特征就是对这种作用力存在及作用方向的直观反映。在增强影像上,海水层圈结构与白色弯曲云层的形迹的组合,使人直观感受到来自海震中心的巨大冲击力同时对海洋和大气的强迫驱动。
通过将本次研究结果与d.p.mckenzieandf.richer(1976)绘制的地球主要板块运动方向与速度图比较,容易看出,所观察到的各种奇异modis遥感信息为何都具有nw走向,实际上这都是由于这条印度洋板块与欧亚板块结合部的地壳深大断裂带控制的结果。
4结束语
通过对印度尼西亚苏门答腊岛及其周边海域的terra-modis影像数据的处理分析,共发现了4种具有特殊征状的遥感奇异信息——黄边岛岸、海水层圈、海-云层圈和尖角云。研究表明,黄边岛岸主要是由于海啸对苏门答腊岛的sw海岸线的过度冲刷剥蚀造成的,表明海啸对该海岛正面和背面的破坏力度存在差别。海水层圈表明了海啸冲刷陆源物质与海啸“综合效应场”的叠加作用,这种作用会对海啸之后的海洋生态环境造成影响。海-云层圈表明了海啸不仅只对海洋和陆地造成影响,海由于成海-天一体化联动作用,可以对近地上空的云系形态和走向造成影响。对于形态奇特的尖角云,由于找不到任何辅助解释资料,目前还暂不能对它作出合理的解释,有待于今后有条件时再作进一步的研究。
modis作为新一代地球观测系统的重要传感器,其探测地球突发自然灾害事件的有效性通过这次对苏门答腊海啸的快速反应研究得到了充分的显示。但不足之处是,从internet下载modis数据的完善性和稳定性还有待于改进。
参考文献
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wuhong,guoyuanfei,zhangyinqiao,pengzhongqin
(instituteforremotesensingapplication,guilinuniversityoftechnology,guilin,541004,guangxi,p.r.china)
prof.wuhong
instituteofremotesensingapplication
guilinuniversityoftechnology
jianganrd12
541004,guilin
guangxi,p.r.china
e-mial:
fax:0086-773-5892796
【abstract】indecember26,2004,thetremendousearthquakeuptograde8.6happenedattheseafloorunderthepacific,whereislocatedinthesouthwestoftheislandofsumatra,indonesia,hascausedserioushazardto13countriesofthesouthasiaandtheregionsaroundthepacific.fourstrangeremotesensinginformationthattheyhavespecialcharactersandsharps,thatis,theyellowislandmargin,level-ringofseawater,level-ringofsea-cloudandthesharp-horncloud,hadbeenfoundinthenorthendoftheislandofsumatra,anareasufferedserioushazardandtheseaareawhereclosestothecenterofearthquake,throughremotesensinginvestigationstudybyusingdigitalimageprocessingtomodisimagedatafrommodiswebofu.s.andcrspofnationaluniversityofsingapo.thestrangeremotesensinginformationistobemoreindicatingsignificantmorethantheoriginalremotesensingimage.moreknowingtothishazardofsea-earthquakehadbeentakenoutthroughtheseanalysisandexplainingtothosestrangeremotesensinginformation.
【keywords】sumatra;sea-earthquake;eos-modis;strangeremotesensinginformation
附图:
关键词:海啸浮标海啸预警海啸监测
海啸是由海底地震、海底火山爆发、海岸和海底山体滑坡、小行星和彗星溅落大洋及海底核爆炸等产生的具有超大波长和周期的大洋行波。海啸波波长通常达到100千米或以上,而周期则从10分钟至1小时。在深海大洋中,海啸波以每小时800千米以上的速度传播,但波高却只有几十厘米或更小。当海啸波移近岸边浅水区时,波速会减慢,波高陡增,可形成十数米或更高的水墙。可见,海啸具有超强的破坏力,对沿海城市人们的生命财产安全造成极大威胁。目前海啸预警监测的主要方法有:压力式海啸监测浮标、GPS海啸监测浮标、卫星遥感、水下地震台等。日本和美国都拥有由海底压力记录仪、浮标、卫星、地面接收站等组成的全天候海啸动态监视和预警系统。在我国,东海、南海特别是台湾岛附近海域具备产生海啸的条件。然而,我国尚未能自主研制海啸预警浮标。2011年3月11日,日本本州岛东部海域发生里氏9.0级强烈地震,随后引发太平洋越洋海啸。日本大海啸再次唤起人们对海啸预警浮标的迫切需求。2010年我国从意大利Envirtech公司进口一套海啸预警浮标,并成功布放。业务化运行过程中,发现该浮标存在布放回收困难,接收率不高的问题。针对该海啸浮标,做了深入研究并提出了具体改进措施。
1.海啸浮标预报原理
虽然海啸是由多种因素引起的,但最常见的因素是海底下面的地震活动。在正常的大多数情况下,海底并不像海面那样波涛汹涌,而是非常的平静。如果海底有地震、火山爆发等异常情况发生,那么海底将不再平静,海底的水位会突然变化,就有可能引发海啸。海啸浮标预警系统正是通过对比相邻两次海底水位差来判断是否会发生海啸。当相邻两次海底水位差超过某一阀值时,系统认为海啸已经发生。该意大利海啸浮标预警系统将这一阀值设定为30mm,而美国SAIC海啸浮标将此阀值设定为50mm。
该意大利海啸浮标预警系统有三种工作模式:正常模式、修护模式和警报模式。修护模式是用于浮标布放前调试通讯系统和设置浮标各种参数。正常模式是没有监测到海啸时的工作状态。海底水位传感器每15秒钟采集一个压力数据,每15分钟求取一个压力平均值,每个小时或几个小时将这些压力平均值数据通过海事卫星传送给陆地海啸预警中心。当某时刻压力值突然发生变化,超过30mm的阀值时,该系统立刻发出海啸预警信号,立刻自动切换到警报模式。在海啸发生后,预警系统每5分钟将采集的瞬时压力数据传送陆地预警中心。30分钟后,自动切换到每10分钟传送一次数据,直到3小时后海啸预警解除。
2.海啸浮标系统组成
该意大利海啸预警系统主要由两部分组成:一个锚式海底压力采集单元即水下单元和一个同步停泊在水面的浮标。水下单元实时采集海底精确的水压力数据,然后通过声通讯传感器把数据从水下平台传输到水面浮标系统,再通过海事卫星C实时将数据传送至陆地海啸预警中心。该海啸预警系统就是通过精确测量海底水压力来监测是否有海啸发生。海啸浮标系统组成示意图如图1所示。
2.1水面浮标
海啸浮标水面浮标是通过声通讯接收水下单元的监测数据,再通过海事卫星将数据发回接收岸站。水面浮标包括:标体及锚灯、免维护太阳能供电系统、采集系统、声学换能器及卫星通信模块。
意大利海啸水面浮标的浮力系统为一个直径为1450mm高2350mm的浮体,该浮体外壳为聚乙烯滚塑而成,内部填充高密度聚氨酯泡沫材料。除传感器、电池、电子部件及电缆重量外,水面浮标自重约1670kg。浮标龙骨由浮体中间穿过,龙骨下端留有末端卸扣安装孔,龙骨上端焊接仪器舱及安装支架。浮标顶部装有机械式雷达反射板和免维护式太阳能锚灯。水面浮标内装有3块12v,50w的太阳能板和4块12v,110Ah的可充电电池。所有的金属部件都经过喷砂、电镀及喷涂处理,并安装有锌块牺牲阳极。主要尺寸如图2所示。
意大利海啸水面浮标的控制软件可以分为三个模块:卫星通讯模块、声通讯模块和诊断模块。卫星通讯模块负责将数据通过卫星传送回接收岸站。声通讯模块处理与水下单元的数据通信。诊断模块采集浮标系统的电压、电流、工作温度等数据。水面浮标控制软件设计流程图如图3。
2.2水下单元
海啸浮标水下单元为一套坐底潜标,包括浮球、系留、仪器支架、高精度压力传感器、声学换能器、声学释放器、电池舱、电子控制部件及配重锚块。水下单元仪器设备布局如图4。
意大利海啸浮标水下单元的支架为一个轻巧而坚固的金属框架。该金属框架的材料为AISI316L型号的海洋级不锈钢。底板长宽均为90cm,配重锚块以上高度为67.5cm。水下单元重158kg。配重锚块高100.5cm,重220kg。
水下单元搭载的高精度水压传感器为Paroscientific8000型,其精确的石英晶体谐振器频率的振荡与压力引起的应力成比例。压力的计算是通过石英晶体温度信号进行补偿,这样实现在一定宽广的温度范围内达到水位传感器高精度目的。水压传感器包括防水外罩与完整的防震动保护浮标装置。
意大利海啸浮标水下单元的控制软件设计可以分为有三个模块:水压采样模块、通讯模块及诊断模块。水压采样模块负责实时采集海底水压数据,判断是否有海啸波产生。通讯模块负责通过声学换能器与水面浮标通讯,将采集水压数据传送到水面浮标。诊断模块主要负责采集电路状态、电池电压等诊断数据。水下单元的软件工作流程图如图5。
3.布放方法
海啸浮标的布放方法采用传统的“先放浮标后放锚”的作业流程。首先布放水面浮标,然后布放水下单元潜标。具体步骤如下(如图6):
(1)仪器设备在码头进行组装、测试,在工作状态正常的情况下,用起重机和绞盘将浮标转到作业船只上,确认工作状态正常;
(2)将系留绳缆在甲板上按照“8”字形状排列整齐,并做好连接。
(3)船只到达布放站位,用DGPS定位仪测定浮标的布放点后测量水深。
(4)将船开到布放点的下风,离布放点约2/3锚系长度处,调整船向使船首向迎风方向,停船开始作业,吊放水面浮标到海里;
(5)依次布放系留,作业船只以小于2节速度缓慢前进,布放过程中系留始终保持一定张力;
(6)重新定位,船只徐徐拖动浮标到布放点;
(7)确定系留不打绞的情况下布放锚;
(8)利用声学释放器的测距功能,进行三点测距定位,并记录水面浮标布放时间、位置和水深等相关参数;
(9)布放水下单元浮球及系留
(10)布放水下单元锚块。
(11)布放完成。
4.改进措施
在意大利海啸浮标业务化运行过程中,发现存在布放困难、数据接收率不高等不足之处。根据实际作业经验,提出以下改进措施(如图7):
(1)缩短浮标体龙骨长度。在不影响海啸浮标系统正常工作情况下,为了减小海啸浮标布放、回收难度,根据作业船现有甲板设备(如A型架高度),可以把龙骨切掉3~4m。将切掉的配重,采取在龙骨中灌注铅的方式补回。
(2)水面“X”特殊作业标识,增大了布放与回收作业难度,此标识宜在浅海或航道使用,对深海区使用意义不大,可以割掉不用。
(3)浮力系统高度太高,不利于登标作业。可以增大浮体直径,降低高度,保持总浮力不变。
(4)海事卫星终端天线杆结构不牢固,底座强度小,需要重新设计加固。
(5)意大利海啸浮标没有设起吊点,需要加装起吊固定座。
(6)针对海啸浮标数据接收率低的问题,可以在龙骨底部增加一套声学换能器,采取双系统接收通讯,提高数据接受率。
(7)将水下单元声学释放器改为可靠性更高的IXSEA型。
5.海上验证
根据上述改进措施,国家海洋局南海工程勘察中心对意大利海啸浮标进行了升级改造(改造前后照片见图7、图8),并于2012年4月22日至4月29日,使用中国海监83船,在南海中部(北纬15°31′,东经115°49′,水深4240米)成功布放了改造后的海啸浮标,改造前后海啸浮标海上姿态如图9、图10所示。改造后的海啸浮标,布放操作明显方便,数据接收率从80%提高到100%。
参考文献:
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日本OneSeg传播模式
日本的手机电视标准为ISDB-T,此种规格的手机电视,全世界目前也只有日本采用。这个标准同时也是家用数字电视所执行的标准,这也就决定了OneSeg独具特色的信息传播模式。
OneSeg是基于ISDB-T业务的信息服务,2006年4月1日11时(日本时间)开始于东京、名古屋、大阪等大城市在内的29都府县放送。“OneSeg”服务推出之后,日本三大运营商没有一家再自立标准或设定独特终端,而是立即开始跟进,提供手机电视服务。如今“OneSeg”已经成为日本三网融合的一个经典成功案例,也成为公众获取地震、海啸等应急信息的重要渠道。
OneSeg即为OneSegment,这是日本移动通信业界一个非常特殊的元素,其全称为“面向移动电话和移动终端的单频段部分收信服务”。我们可以简单地将其理解为移动电视的一种标准,通过OneSeg的移动设备,人们可以随时随地在线观看低画质的流媒体,所谓低画质,指的是分辨率为320×240或320×180的节目。OneSeg与NHK的关系
由于OneSeg和以前的地面数字电视广播使用同样的天线送出,所以只要广播局准备完毕,能够接收地面数字电视广播的地区也就能够接收OneSeg信号。只不过一些高画质数字电视广播的播放会在时间上有一定延迟。
OneSeg手机电视在播放上采用了Simulcast方式,也就是说手机电视可以同步接收家用数字电视节目。这就等于让手机电视成为家用电视的缩小版,得以使家用电视节目提供商轻松地将内容移植到手机电视上。但是除了放送与其他12个频段相同的节目,OneSeg也有其他特别节目在放送,尤其随着2009年日本放送法的解禁,NHK策划了以教育TV、综合TV为代表的独立节目作为手机电视的特别放送内容。
为了让使用者能够更有效地使用OneSeg数据服务,而不仅仅是接收电视节目,运营商和手机制造商合作将手机屏幕分成上下两部分,上半部用来呈现节目内容,下半部用来传输数据。下半部的数据主要包括两方面的内容,一个是手机广告,一个是数据广播。前者是为手机电视的免费模式所服务的,后者则是为用户提供及时信息传播所服务的,在地震海啸信息的传播中,手机下半部分的数据广播起了尤其重要的作用。
目前除了日本之外,也有不少国家开展了手机数字电视服务,大致有三种:日本模式(OneSeg)、欧洲模式(DVB-H)、韩国模式(T-DMB)。中国尚在初始阶段的CMMB也是一种移动数字电视服务,不过推广尚需时日。这些模式中采取单频段部分收信方式的只有日本,这种方式的好处在于,只需要建立较少的基站就可以覆盖很大的区域范围,在降低通信成本的同时提升了用户接入可能性,缺点还是前面提到的画质较差。
在手机等移动设备上进行收视时,需要签订NHK广播协议,同时大部分手机电视的信息内容因为来自NHK而需要遵守NHK所提出的关于收费的规则。OneSeg接收端能够接收NHK电视放送的设备,因此NHK主张OneSeg终端必须支付NHK收视费用。但是若家中已经付过电视费用,使用OneSeg是不需要再付费用的。
2007年1月起,日本广播协会(NHK)开始通过数据广播提供地震和海啸信息,主要采用了三种数字广播传输媒介——卫星数字广播、地面数字广播和OneSeg来开展数据广播业务。作为一家公共广播机构,NHK通过这种新的数据传输方式,加强对OneSeg服务移动终端的利用,致力于提高灾害报道和预警的及时性。OneSeg的高覆盖率和使用率及其信号的特殊传输和接收方式,使得这种新的地震和海啸信息业务能够帮助NHK实现“向日本公众提供快捷准确的灾害信息和灾害预警”的职责。
日本的数据广播是ISDB-T。数据广播是把数据化的音频、视频、静止图像、动画、文本以及计算机文件等各种数据信息通过数字电视广播信道以“推送”方式传输给用户的数字电视机顶盒、数字电视接收机、个人电脑以及移动设备等智能设备的一类新型业务。它是继声音广播和图像广播之后出现的第三种广播技术。
日本的数据广播主要有两种技术,地面数字广播和OneSeg(供便携移动终端接收的广播)都采用ISDB-T(地面综合业务数字广播)技术,而卫星数字广播则采用的ISDB-S(卫星综合业务数字广播)技术。ISDB-T采用基于BST-OFDM(频带分段传输-正交频分复用)的多载波调制方式,该方法的主要优点在于抗多径干扰能力强并且适用于移动接收。这就为OneSeg在地震海啸等特殊恶劣情境下的信息传播提供了很好的技术支持。
日本NHK是地震与海啸信息的生产者,通过数据广播进行传播的信息内容主要包括六个方面:地震发生公告、最新地震信息、最近发生的地震、海啸警报、海啸相关地震信息以及海啸监测信息。
地震发生公告:当地震发生时,即使观众没在收看数据广播,公告也会自动显示,其主要目的在于通知人们地震已经发生,当然前提是观众已经将设备设置为自动显示公告。自动显示公告功能在地震发生一个小时内保持有效,一小时后就不再显示。
最新地震信息:提供24小时内发生的所有三级及以上地震的最新信息,包括地震发生时间、震中位置及地震等级,还提供一些详细信息,如全日本各检测台的地震强度数据。
最近发生的地震:提供30天以来发生的3级及以上的最强地震,以及24小时以来最强的前6次地震,按发生的时间排序。
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OneSeg在强震中发挥作用
2011年3月11日日本地震发生后,一名在日本工作生活了六年的外国人曾在其博客上描述地震的情形,整个东京电车停驶、手机通话中断,但却还可以用手机看仙台地区海啸肆虐的画面。可见在9.0级强震中,OneSeg手机电视为及时传播地震、海啸信息做出了重要贡献,也展现了令人震惊的能力。这次强震和海啸对日
本通信和电力等基础设施造成重创,但地面数字电视广播和OneSeg手机电视却仍能正常播送灾难信息,归纳原因为:
一是手机电视的高覆盖率。
日本OneSeg手机电视自2006年4月面世以来,可以用突飞猛进来形容其发展态势。面世仅16个月就突破了1000万台,到2008年3月已经到达了3000万台。在政府、手机制造商、移动通信运营商和NHK的共同努力下,到2010年6月日本国内可接收OneSeg服务的手机数量已达到8714万台,信号覆盖率和地面数字电视相同,达97%以上。可以不夸张地说,几乎人手一机随时随地可接收来自NHK和其他无线广播电视台的节目与信息。因此,当地震发生的时候,全国各地的用户都能及时通过手机电视接收相关信息。
二是硬件设备的保障。
由于OneSeg是基于ISDB-T地面数字广播的一项业务,是地面数字广播应用于移动设备的信息传播方式,与地面数字广播使用同样的天线播送和收取信息。因此在地震中手机电视的信息播送与地面数字广播一样,取决于广播局及其基站是否能够正常运转。
在日本,广播局位于各地基站的发射设备多半建有自己的备用发电系统,灾难到来时若发生电力中断,各基站的发电机会在第一时间立即启动,迅速恢复节目的正常播送,因此在此次地震中,尽管出现了大规模电力中断,手机电视节目的播送却不容易受到影响。
三是成熟的信息传播技术。
在信息播送之前,信息的采集和制作尤为重要,日本的OneSeg能够保持在9.0级强震中照常运作,跟日本成熟的地震、海啸信息制作系统有着十分紧密的联系。
NHK的数据广播制作系统处理接收到的来自外部的地震、海啸数据(如日本气象厅),并自动制作出BML(BroadcastMarkupLanguage)格式的节目,节目会被上载到数据广播发射系统,并进行播出。从接收来自外部的数据到上载数据到发射系统,这一整套功能都是自动完成的,速度快、效率高、信息丰富,其根本基础就是成熟的技术以及完善的“地震数据库”。
此外,为了让灾难警报做得更快更好,NHK还研发出一套技术,通过AuxiliaryChannel的特殊传输路径,让手机电视和家用电视在待机状态下,也能自动开机接收紧急地震快报。
四是长久以来形成的灾难信息传播机制。