李 云,徐 偉,吳 瑋

國(guó)外在使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面起步較早,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期應(yīng)用與研究,取得了很好的效果。目前,國(guó)外無(wú)人機(jī)災(zāi)害監(jiān)測(cè)范圍主要包括森林火災(zāi)、地震、臺(tái)風(fēng)、火山等[1-9]。近幾年,我國(guó)災(zāi)害管理部門(mén)也加大了對(duì)無(wú)人機(jī)災(zāi)害監(jiān)測(cè)應(yīng)用與研究力度,并取得了一定的效果,如:民政部門(mén)在低溫雨雪冰凍災(zāi)害和汶川8.0級(jí)地震災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[10];水利部門(mén)在蓄滯洪區(qū)和流域性凌情、汛情監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[11-12];國(guó)土資源部門(mén)在國(guó)土資源快速監(jiān)察中的研究[13],以及在玉樹(shù)7.1級(jí)地震災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用等。以上應(yīng)用,尤以民政部門(mén)在汶川地震災(zāi)害中,使用無(wú)人機(jī)對(duì)地震災(zāi)害損失應(yīng)急監(jiān)測(cè)、災(zāi)后恢復(fù)重建跟蹤監(jiān)測(cè)取得的效果最為顯著?？偨Y(jié)這次無(wú)人機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn),研究無(wú)人機(jī)在災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面的作用,對(duì)提高災(zāi)害救助管理水平具有實(shí)際意義。

1 案例介紹

2008年5月12 日14:28,四川汶川縣(31.0°N、103.4°E)發(fā)生里氏8.0級(jí)地震。此次地震是新中國(guó)成立以來(lái)破壞性最為嚴(yán)重的一次地震。

災(zāi)害發(fā)生后,民政部國(guó)家減災(zāi)中心派出技術(shù)工作組,并攜帶兩架微型無(wú)人機(jī)趕赴四川、甘肅重災(zāi)區(qū),開(kāi)展災(zāi)情收集和評(píng)估工作。5月15日,工作組深入重災(zāi)區(qū)北川縣,采用地面實(shí)地考察與無(wú)人機(jī)低空航拍相結(jié)合的方法,拍攝了1 500余張高清晰度災(zāi)情遙感影像(圖1)和56 min災(zāi)情視頻影像,并及時(shí)提供給了前線抗震救災(zāi)指揮部,為制定正確的救災(zāi)方案提供了有力依據(jù)。

圖1 5月15日北川縣地震災(zāi)區(qū)無(wú)人機(jī)遙感影像拼接圖

同時(shí),民政部國(guó)家減災(zāi)中心與首都師范大學(xué)合作,對(duì)北川縣地震災(zāi)區(qū)無(wú)人機(jī)遙感影像(圖2)進(jìn)行了判讀,初步分析:在遙感影像中顯示的北川縣城南部地區(qū)建筑物面積有11萬(wàn)多㎡,其中直觀倒塌面積約9萬(wàn)m2,倒塌率占75%以上;地震引發(fā)的滑坡對(duì)北川縣曲山鎮(zhèn)西南的老縣城造成了嚴(yán)重破壞,并造成了省道S302難以通行;曲山鎮(zhèn)滑坡造成的崩塌、倒塌房屋碎屑物堵住河流,形成堰塞湖;由于堰塞湖水位的不斷抬升,造成北川縣曲山鎮(zhèn)以西的沿江公路已被水淹沒(méi),不能通行。判讀情況為民政部門(mén)指導(dǎo)北川縣抗震救災(zāi)工作提供了第一手資料和可靠依據(jù)。

圖2 北川縣地震災(zāi)區(qū)典型災(zāi)害遙感影像判讀圖(部分)

圖3 汶川地震后甘肅省隴南市康縣王壩鄉(xiāng)李家莊村恢復(fù)重建遙感影像監(jiān)測(cè)圖

災(zāi)后,為及時(shí)準(zhǔn)確掌握恢復(fù)重建進(jìn)度,評(píng)價(jià)恢復(fù)重建投資效益,2009年1月,民政部救災(zāi)司和國(guó)家減災(zāi)中心利用衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)技術(shù),對(duì)異地重建或原址重建的部分重災(zāi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)開(kāi)展了恢復(fù)重建監(jiān)測(cè)評(píng)估工作,并在四川省北川縣擂鼓鎮(zhèn)、陜西省寧強(qiáng)縣廣坪鎮(zhèn)、甘肅省康縣王壩鄉(xiāng)和隴南市武都區(qū)馬街鎮(zhèn)(感恩村、姜家山村)使用無(wú)人機(jī)航拍了大量恢復(fù)重建遙感影像,結(jié)合衛(wèi)星遙感影像,有效獲取了這些地區(qū)災(zāi)后恢復(fù)重建實(shí)際進(jìn)展情況(圖3)。地區(qū),人員無(wú)法抵達(dá)地區(qū))下,遇到受災(zāi)地域廣、救災(zāi)任務(wù)緊的時(shí)候,可以借助無(wú)人機(jī)快速飛抵受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng),監(jiān)測(cè)災(zāi)情,為災(zāi)害救助提供決策支持,提高災(zāi)害救助的時(shí)效性。

(2)提供了客觀的災(zāi)情數(shù)據(jù)。根據(jù)無(wú)人機(jī)遙感影像,可以排除現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情信息采集時(shí)表述不清、意見(jiàn)相左、他人質(zhì)疑等各種主觀因素影響,有利于對(duì)災(zāi)害損失程度做出正確判斷和評(píng)估,制定科學(xué)、合理的救災(zāi)方案,避免災(zāi)害救助的盲目性。

(3)監(jiān)督了災(zāi)后恢復(fù)重建進(jìn)展。無(wú)人機(jī)遙感影像不但可以作為災(zāi)區(qū)災(zāi)后恢復(fù)重建規(guī)劃依據(jù),也能作為恢復(fù)重建工作監(jiān)測(cè)和督查、援建項(xiàng)目驗(yàn)收和評(píng)判的依據(jù),實(shí)效明顯。

(4)提升了預(yù)警監(jiān)測(cè)水平。以無(wú)人機(jī)為載體,采用航拍手段進(jìn)行災(zāi)害監(jiān)測(cè),利用航拍遙感影像,建立相關(guān)的減災(zāi)救災(zāi)預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù),有利于提高災(zāi)害預(yù)警的準(zhǔn)確性。

(5)健全了對(duì)地觀測(cè)技術(shù)在減災(zāi)救災(zāi)中的應(yīng)用。無(wú)人機(jī)災(zāi)害監(jiān)測(cè)作為遙感監(jiān)測(cè)的一部分,很好地彌補(bǔ)了衛(wèi)星遙感、航空遙感等對(duì)地觀測(cè)精度和頻度上的不足,是我國(guó)對(duì)地災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要補(bǔ)充(表1)。

2 結(jié)果與分析

2.1 應(yīng)用價(jià)值

災(zāi)害監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)技術(shù)在汶川地震災(zāi)害救助過(guò)程中產(chǎn)生了良好的應(yīng)用效果,這也是民政部門(mén)首次將該技術(shù)實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用于災(zāi)害救助過(guò)程中。實(shí)踐證明,該技術(shù)對(duì)災(zāi)害救助具有積極的推動(dòng)作用,主要體現(xiàn)如下所示。

(1)提高了災(zāi)情監(jiān)測(cè)能力。在惡劣的災(zāi)害環(huán)境(如地震、雪災(zāi)、山洪等)和地理?xiàng)l件(如高山險(xiǎn)要

表1 不同遙感觀測(cè)平臺(tái)的應(yīng)用特點(diǎn)

2.2 應(yīng)用技術(shù)

使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行災(zāi)害監(jiān)測(cè)涉及三方面應(yīng)用技術(shù)如下所示。

(1)飛行器。主要研究飛行控制、飛行半徑、續(xù)航能力、抗風(fēng)抗雨雪能力等,結(jié)構(gòu)一般由飛行器機(jī)身、飛行控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和發(fā)射回收系統(tǒng)四部分組成。其中,飛行控制系統(tǒng)一般由機(jī)載飛行平臺(tái)和地面控制站兩部分組成,它決定著飛行器性能,包括飛行性能、安全性、可監(jiān)控性、可操作性和可維護(hù)性等[14]。飛行器安全質(zhì)量問(wèn)題直接關(guān)系到災(zāi)害監(jiān)測(cè)遙感影像數(shù)據(jù)采集能否順利實(shí)現(xiàn),所以,對(duì)飛行器、飛行器操控手和飛行器提供單位的選擇尤為慎重。

(2)采集器。主要指機(jī)載各種遙感設(shè)備,包括數(shù)碼相機(jī)、紅外掃描儀、合成孔徑雷達(dá)等。采集器的選擇由航拍任務(wù)而定,根據(jù)航拍任務(wù)選擇不同類(lèi)型采集器,獲取相應(yīng)類(lèi)型遙感影像。同時(shí),采集器本身對(duì)曝光控制、分辨率、濾光、焦距等也根據(jù)航拍任務(wù)有不同設(shè)置。以地震災(zāi)害為例,地震災(zāi)害遙感影像數(shù)據(jù)采集多采用感光度和色彩深度好、存儲(chǔ)量大的數(shù)碼相機(jī),廣角鏡頭對(duì)焦至無(wú)窮遠(yuǎn),以便獲取高分辨率全色影像[15]。

(3)影像處理與分析。主要對(duì)無(wú)人機(jī)遙感影像進(jìn)行圖像處理,提取有價(jià)值的災(zāi)情信息,形成決策依據(jù)產(chǎn)品。無(wú)人機(jī)飛行時(shí)的抖動(dòng)會(huì)影響航拍遙感影像效果,需要對(duì)遙感影像圖片進(jìn)行必要的幾何糾正;同時(shí),拼接遙感影像形成災(zāi)區(qū)整體監(jiān)測(cè)圖,也需要一定的影像處理,如地理定位、鑲嵌合成和分類(lèi)提取等。無(wú)人機(jī)遙感影像需要一定的專(zhuān)業(yè)分析,通過(guò)歷史經(jīng)驗(yàn),結(jié)合監(jiān)測(cè)對(duì)象在其他時(shí)間段或其他渠道中的相關(guān)信息,才能準(zhǔn)確判讀出遙感影像中災(zāi)害監(jiān)測(cè)對(duì)象的真實(shí)狀況[16]。

2.3 應(yīng)用方法

根據(jù)災(zāi)害監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)技術(shù)所涉及的技術(shù)范圍,可以將該技術(shù)應(yīng)用分成任務(wù)規(guī)劃、飛行控制、影像處理、綜合分析和數(shù)據(jù)管理五部分。其中:任務(wù)規(guī)劃負(fù)責(zé)確定監(jiān)測(cè)范圍、監(jiān)測(cè)目標(biāo)、飛行環(huán)境和飛行參數(shù);飛行控制負(fù)責(zé)安全航拍采集遙感監(jiān)測(cè)影像;影像處理負(fù)責(zé)對(duì)遙感監(jiān)測(cè)影像進(jìn)行技術(shù)處理、有效關(guān)聯(lián)和全景拼接;綜合分析負(fù)責(zé)對(duì)處理后的遙感監(jiān)測(cè)影像進(jìn)行判讀,定性或定量地描述監(jiān)測(cè)結(jié)果;數(shù)據(jù)管理負(fù)責(zé)歸檔各類(lèi)歷史影像資料,逐漸形成影像資料庫(kù)。

災(zāi)害監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)技術(shù)正逐漸得到民政、國(guó)土、測(cè)繪、水利等相關(guān)災(zāi)害管理部門(mén)的重視,其實(shí)際應(yīng)用也日趨增多,應(yīng)用方法也日趨規(guī)范。但是,災(zāi)害管理部門(mén)作為無(wú)人機(jī)災(zāi)害監(jiān)測(cè)成果的吸收者,對(duì)于無(wú)人機(jī)任務(wù)規(guī)劃、飛行控制、影像處理和數(shù)據(jù)管理關(guān)心甚少,更多關(guān)心的是如何綜合分析、正確判讀采集并處理后的無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)影像。以及如何識(shí)別受災(zāi)體,如何準(zhǔn)確判斷災(zāi)情。

目前,綜合分析無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)影像的方法主要是,通過(guò)人工判讀方式,借助案例和經(jīng)驗(yàn),識(shí)別和分類(lèi)提取災(zāi)區(qū)反映災(zāi)情的地物目標(biāo),采用定性或大致定量的方式描述災(zāi)情,同時(shí),結(jié)合不同時(shí)相、不同來(lái)源數(shù)據(jù)的對(duì)比和交叉驗(yàn)證,分析災(zāi)害特征目標(biāo)的空間位置、地理分布、形態(tài)變化和災(zāi)害損失情況。具體而言,①確立能反映當(dāng)?shù)貫?zāi)情的各項(xiàng)災(zāi)情指標(biāo),如農(nóng)作物、倒損房屋、災(zāi)民狀況、基礎(chǔ)設(shè)施和公路橋梁等;②確定各項(xiàng)災(zāi)情指標(biāo)地物在無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)影像中的位置,按照指標(biāo)的不同功能和不同結(jié)構(gòu)分區(qū),根據(jù)資料掌握情況,通過(guò)不同時(shí)間段、不同俯視角度、相同位置指標(biāo)影像的變化程度,判讀指標(biāo)地物損失程度;③結(jié)合其他多源高分辨率遙感影像,綜合對(duì)比驗(yàn)證判讀結(jié)果,提高判讀準(zhǔn)確度;④根據(jù)災(zāi)害管理不同階段中災(zāi)情指標(biāo)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)的不同,隨時(shí)調(diào)整指標(biāo)影像的分辨率,局部放大或整體縮小,有針對(duì)性進(jìn)行詳細(xì)判讀。

以汶川地震災(zāi)害為例,地震發(fā)生后,在無(wú)人機(jī)遙感影像上,通過(guò)人工判讀滑坡、坍塌、泥石流等次生災(zāi)害的紋理和形態(tài)特征,對(duì)比災(zāi)前高分辨率衛(wèi)星和航空遙感影像,快速定位災(zāi)害發(fā)生的地理位置、面積和分布,分析可能形成的堰塞湖和對(duì)耕地、道路的損毀情況;在應(yīng)急處置階段,對(duì)臨時(shí)安置區(qū)、救災(zāi)帳篷等進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè),核查帳篷的調(diào)撥數(shù)量,分析安置點(diǎn)布局的合理性;在損失評(píng)估階段,通過(guò)判讀無(wú)人機(jī)遙感影像,結(jié)合地面抽樣調(diào)查和輿論等信息,對(duì)城市人口聚居區(qū)和農(nóng)村離散分布居民區(qū)房屋倒損情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),分析不同功能結(jié)構(gòu)、不同用途房屋倒塌、嚴(yán)重受損和輕度損害比例;在恢復(fù)重建階段,對(duì)重災(zāi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行抽樣監(jiān)測(cè),通過(guò)不同時(shí)相的數(shù)據(jù)對(duì)比分析,判讀開(kāi)工、在建和竣工房屋數(shù)量和比例,分析災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建進(jìn)度。

2.4 地震災(zāi)害監(jiān)測(cè)應(yīng)用

目前,無(wú)人機(jī)地震災(zāi)害監(jiān)測(cè)應(yīng)用正從試驗(yàn)性向業(yè)務(wù)化服務(wù)轉(zhuǎn)變,并已全面進(jìn)入災(zāi)害管理部門(mén)減災(zāi)救災(zāi)業(yè)務(wù)支撐體系中,其技術(shù)應(yīng)用也日趨完善,2010年青海玉樹(shù)7.1級(jí)地震災(zāi)害損失監(jiān)測(cè)評(píng)估中就得到了進(jìn)一步應(yīng)用。無(wú)人機(jī)災(zāi)害監(jiān)測(cè)特別適用于地震災(zāi)害中對(duì)房屋倒損和經(jīng)濟(jì)損失監(jiān)測(cè)評(píng)估。

2.4.1 地震災(zāi)害房屋倒損和經(jīng)濟(jì)損失監(jiān)測(cè)評(píng)估依據(jù)與評(píng)估方法

評(píng)估依據(jù):震中及周邊地區(qū)衛(wèi)星遙感、航空(無(wú)人機(jī))遙感影像數(shù)據(jù),以及房屋倒損面積、房屋層數(shù)、滑坡點(diǎn)、居民安置區(qū)、居民點(diǎn)分布等研判數(shù)據(jù);震區(qū)現(xiàn)場(chǎng)救災(zāi)工作組和評(píng)估組實(shí)地調(diào)查的抽樣數(shù)據(jù)、民政部門(mén)上報(bào)的災(zāi)情統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、地震部門(mén)提供的地震烈度圖、抗震救災(zāi)總指揮部公布的數(shù)據(jù);主要評(píng)估震區(qū)房屋倒損造成的經(jīng)濟(jì)損失,房屋造價(jià)參考現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估組調(diào)查數(shù)據(jù)和國(guó)家統(tǒng)計(jì)局提供的農(nóng)業(yè)普查數(shù)據(jù)。

評(píng)估方法:首先,綜合市政功能、道路和河流分布等情況,完成震區(qū)空間格網(wǎng)分區(qū);然后,使用高分辨率無(wú)人機(jī)遙感影像數(shù)據(jù),按照完全倒塌、嚴(yán)重受損、輕度受損等3種類(lèi)型研判震區(qū)房屋倒損情況,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估組實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行核準(zhǔn)和修正;最后,綜合上報(bào)災(zāi)情、農(nóng)業(yè)普查和國(guó)土資源調(diào)查等數(shù)據(jù),通過(guò)空間統(tǒng)計(jì)分析,得到不同格網(wǎng)分區(qū)房屋倒損類(lèi)型和面積,并在此基礎(chǔ)上推算震區(qū)房屋倒損造成的經(jīng)濟(jì)損失。

2.4.2 相關(guān)技術(shù)應(yīng)用路線(圖4)

圖4 無(wú)人機(jī)遙感影像用于地震房屋倒損和經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估技術(shù)路線圖

(1)完成震區(qū)格網(wǎng)分區(qū)。將震區(qū)劃分為三級(jí)、n個(gè)格網(wǎng),其中:一級(jí)區(qū)包括政府辦公區(qū)、居民區(qū)、工礦企業(yè)區(qū)、特殊用地區(qū)等4類(lèi);二級(jí)區(qū)包括政府辦公區(qū)、學(xué)校、其他辦公區(qū)、居民區(qū)、工礦企業(yè)區(qū)、特殊用地區(qū)等6類(lèi);三級(jí)區(qū)按照建筑物使用功能劃分,包括樓房、平房、大棚、廣場(chǎng)、體育場(chǎng)等5類(lèi)。

(2)無(wú)人機(jī)遙感影像判識(shí)。根據(jù)房屋倒損、滑坡點(diǎn)和災(zāi)民安置點(diǎn)在高分辨率無(wú)人機(jī)遙感影像上的幾何特征,開(kāi)展震區(qū)房屋倒損、滑坡點(diǎn)和災(zāi)民安置點(diǎn)信息判識(shí),并結(jié)合衛(wèi)星成像角度進(jìn)行樓層判識(shí),通過(guò)災(zāi)前、災(zāi)后影像對(duì)比分析,提取房屋倒損、滑坡點(diǎn)及空間分布、災(zāi)民安置點(diǎn)等信息。

(3)確定房屋倒損評(píng)判等級(jí)。將房屋倒損情況劃分為完全倒塌、嚴(yán)重受損和輕度受損三種,其中:完全倒塌指房屋倒塌成一片廢墟;嚴(yán)重受損指房屋結(jié)構(gòu)受到破壞,需推倒重建;輕度受損指房屋結(jié)構(gòu)受到輕微影響,進(jìn)行加固處理就可使用。

(4)計(jì)算房屋倒損建筑面積。根據(jù)解譯結(jié)果,計(jì)算統(tǒng)計(jì)完全倒塌、嚴(yán)重受損、輕度受損三個(gè)類(lèi)別房屋的建筑面積,其中:平房區(qū)建筑面積=屋頂投影面積、樓房區(qū)建筑面積=樓層數(shù)×屋頂投影面積。

(5)計(jì)算房屋倒損造成的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、農(nóng)業(yè)普查、統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù),按不同標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算平房和樓房完全倒塌、嚴(yán)重受損造成的經(jīng)濟(jì)損失,參照汶川地震房屋倒損經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估辦法,輕度受損造成的經(jīng)濟(jì)損失折半。

2.4.3 無(wú)人機(jī)遙感影像對(duì)監(jiān)測(cè)評(píng)估的影響

無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)影像是整個(gè)地震房屋倒損和經(jīng)濟(jì)損失監(jiān)測(cè)評(píng)估的關(guān)鍵依據(jù),直接影響監(jiān)測(cè)評(píng)估中對(duì)房屋倒損等級(jí)的評(píng)判以及對(duì)各等級(jí)倒損房屋面積的計(jì)算。解譯無(wú)人機(jī)遙感影像直接決定監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果,相比其他統(tǒng)計(jì)、上報(bào)、抽樣等固定計(jì)算數(shù)據(jù),解譯(綜合分析)主要靠人工判讀,容易產(chǎn)生偏差,因?yàn)榻庾g過(guò)程中對(duì)房屋結(jié)構(gòu)破壞程度的定義和理解存在差別,可能造成對(duì)房屋倒損等級(jí)評(píng)判不同,影響最終監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以,一方面要求盡可能獲取高分辨率、高精度無(wú)人機(jī)遙感影像,便于人工清晰識(shí)別倒損房屋,另一方面要求統(tǒng)一人工判讀標(biāo)準(zhǔn),提高人工判讀經(jīng)驗(yàn),便于準(zhǔn)確判定倒損房屋等級(jí)和面積。這些都對(duì)無(wú)人機(jī)災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、影像處理、綜合分析等提出了更高的要求,同時(shí)也進(jìn)一步規(guī)范、促進(jìn)了該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

2.5 優(yōu)勢(shì)和不足

使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行災(zāi)害監(jiān)測(cè)擁有諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì):通過(guò)攜帶航拍載荷,它能在較短的時(shí)間內(nèi)有效獲取大范圍航空遙感影像,彌補(bǔ)衛(wèi)星對(duì)近地面遙感監(jiān)測(cè)精度不足的缺陷;它能夠快速、直觀、準(zhǔn)確地獲取近地面影像,特別適合災(zāi)害救助應(yīng)急監(jiān)測(cè)需求;它本身質(zhì)量輕、體積小、造價(jià)和使用費(fèi)用低、經(jīng)久耐用、適應(yīng)性強(qiáng),具有很好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。隨著技術(shù)不斷完善,它對(duì)飛行要求也越來(lái)越低,目前已實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜災(zāi)害環(huán)境下完成災(zāi)害監(jiān)測(cè)任務(wù)的能力,部分機(jī)型無(wú)人機(jī)甚至能在大雨、大霧、6～8級(jí)大風(fēng)等復(fù)雜天氣條件下完成飛行,也能在復(fù)雜地形環(huán)境中飛行,飛行高度可以根據(jù)實(shí)際地形差異和飛行任務(wù)要求進(jìn)行調(diào)整,從而航拍到不同比例尺、清晰度的災(zāi)區(qū)影像,準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)災(zāi)情變化。

當(dāng)然,該技術(shù)應(yīng)用中也存在一些亟待解決的問(wèn)題,如:空域飛行監(jiān)管?chē)?yán)格,申請(qǐng)難度大,流程復(fù)雜且時(shí)間長(zhǎng);極端惡劣天氣和地理?xiàng)l件下(如高原地區(qū)),飛行器控制和燃料配制困難;后期影像處理(特別是影像拼接)工作量大、沒(méi)有較好的智能軟件輔助,主要依靠手動(dòng)單幅影像處理,影響時(shí)效性等。這些都是未來(lái)無(wú)人機(jī)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)需要重點(diǎn)研究和解決的。

3 結(jié)論與討論

(1)災(zāi)害監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用和研究意義重大,它不但能完成災(zāi)害監(jiān)測(cè)任務(wù),提供災(zāi)害救助輔助決策依據(jù),提高災(zāi)害救助時(shí)效性,提升抗災(zāi)救災(zāi)科技水平,也能健全我國(guó)對(duì)地觀測(cè)技術(shù)在減災(zāi)救災(zāi)中的應(yīng)用。遙感技術(shù)作為災(zāi)害監(jiān)測(cè)的重要手段之一,在災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警、災(zāi)情評(píng)估、恢復(fù)重建、常規(guī)與應(yīng)急決策支持等工作中發(fā)揮了巨大作用。災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)對(duì)時(shí)空分辨率有不一樣的要求,無(wú)人機(jī)災(zāi)害監(jiān)測(cè)作為遙感監(jiān)測(cè)的一部分,彌補(bǔ)了衛(wèi)星遙感、航空遙感等對(duì)地觀測(cè)方式的不足,健全了我國(guó)災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)。

(2)災(zāi)害監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)技術(shù)在災(zāi)害救助領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。災(zāi)前預(yù)警期間,可以在災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)航拍獲取災(zāi)前地面影像資料,為災(zāi)中航拍數(shù)據(jù)對(duì)比提供參照;災(zāi)中應(yīng)急調(diào)查和快速評(píng)估期間,可以航拍獲取最大百公里級(jí)受災(zāi)區(qū)域影像資料,擴(kuò)大災(zāi)害調(diào)查范圍,提高災(zāi)害監(jiān)測(cè)能力;災(zāi)后恢復(fù)重建和損失評(píng)估期間,可以通過(guò)航拍進(jìn)行災(zāi)后恢復(fù)重建選址、規(guī)劃、進(jìn)度調(diào)查和監(jiān)測(cè),以及進(jìn)行災(zāi)情總體評(píng)估和專(zhuān)項(xiàng)評(píng)估。此外,無(wú)人機(jī)在災(zāi)害救助中的應(yīng)用還可以擴(kuò)展到災(zāi)害應(yīng)急通訊、救災(zāi)物資運(yùn)送等方面。

(3)當(dāng)前,我國(guó)民用無(wú)人機(jī)正處于快速發(fā)展時(shí)期,各種機(jī)型的無(wú)人機(jī)都不同程度地具備災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力,災(zāi)害管理相關(guān)部門(mén)也都重視無(wú)人機(jī)減災(zāi)救災(zāi)應(yīng)用,無(wú)人機(jī)研發(fā)和應(yīng)用單位也愿意整合國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)資源,更大程度地發(fā)揮無(wú)人機(jī)在災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)中的作用。為進(jìn)一步提高國(guó)家災(zāi)害救助科技水平,全面提高國(guó)家綜合減災(zāi)能力,推進(jìn)無(wú)人機(jī)災(zāi)害應(yīng)急遙感監(jiān)測(cè)、服務(wù)保障的發(fā)展,基于社會(huì)參與救災(zāi),有效利用社會(huì)資源的理念,國(guó)家災(zāi)害管理部門(mén)應(yīng)聯(lián)合災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域無(wú)人機(jī)使用較好的單位,共同建立并完善“國(guó)家重大自然災(zāi)害應(yīng)急無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)機(jī)制”,形成穩(wěn)定的災(zāi)害監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)“數(shù)據(jù)采集——分析決策”良性發(fā)展模式,這也是有效開(kāi)展國(guó)家重大自然災(zāi)害應(yīng)急救助工作的重要手段之一。

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