項(xiàng)陽(yáng)

摘 要：近年來(lái)自然災(zāi)害頻發(fā)，應(yīng)急測(cè)繪作為獲取災(zāi)區(qū)第一手資料的重要手段，其重要性不言而喻，傳統(tǒng)測(cè)繪作業(yè)效率低下、數(shù)據(jù)獲取速度慢，無(wú)法滿(mǎn)足應(yīng)急測(cè)繪要求。利用無(wú)人機(jī)靈活機(jī)動(dòng)、受天氣和地形限制小等特點(diǎn)，應(yīng)急測(cè)繪人員能夠利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在最短時(shí)間內(nèi)，最大限度深入到災(zāi)區(qū)進(jìn)行航拍，快速獲取災(zāi)區(qū)大量現(xiàn)勢(shì)遙感影像，可以有效解決應(yīng)急測(cè)繪目前面臨的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)獲取與處理應(yīng)急測(cè)繪數(shù)據(jù)過(guò)程的研究，結(jié)合無(wú)人機(jī)遙感在地質(zhì)災(zāi)害、森林火災(zāi)中的應(yīng)用說(shuō)明了無(wú)人機(jī)遙感在應(yīng)急測(cè)繪中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)遙感技術(shù);應(yīng)急測(cè)繪;地理信息

引言

近年來(lái)，各類(lèi)自然災(zāi)害事故頻發(fā)：如2008年雨雪冰凍災(zāi)害、“5·12”汶川特大地震、2010年“4·14”玉樹(shù)地震、2013年“7·10”山洪泥石流、2021年5月21日云南大理州漾濞縣地震等，應(yīng)急測(cè)繪的重要性也日益突出。但采用傳統(tǒng)測(cè)繪方式獲取應(yīng)急地理信息數(shù)據(jù)周期長(zhǎng)，處理時(shí)效慢，無(wú)法滿(mǎn)足應(yīng)急測(cè)繪任務(wù)需求。遙感是一種快速無(wú)接觸獲取災(zāi)情的有效技術(shù)手段，以無(wú)人機(jī)為平臺(tái)的遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠快速、靈活的深入災(zāi)區(qū)，彌補(bǔ)了衛(wèi)星遙感和航空遙感在觀測(cè)精度和時(shí)效性上的不足，為應(yīng)急測(cè)繪保障技術(shù)提供了一種新的解決方案。

1 無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)概述

無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)是一種以無(wú)人機(jī)為平臺(tái)，能夠搭載多種成像或非成像傳感器載荷，飛行高度在幾公里之內(nèi)的能夠獲取遙感數(shù)據(jù)的無(wú)人遙感與攝影測(cè)量系統(tǒng)[1]。該系統(tǒng)主要由：無(wú)人機(jī)飛行與控制系統(tǒng)、有效任務(wù)載荷和地面保障系統(tǒng)組成[2]。其中，無(wú)人機(jī)飛行與控制系統(tǒng)包括飛行器平臺(tái)、飛控系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、數(shù)傳系統(tǒng)（機(jī)載部分）、起降系統(tǒng)（機(jī)載部分）;有效任務(wù)載荷主要包括高分辨航空相機(jī)、小型合成孔徑雷達(dá)等;地面保障系統(tǒng)包括起降系統(tǒng)和數(shù)傳系統(tǒng)的地面部分、地面監(jiān)控系統(tǒng)、其他輔助設(shè)備以及相關(guān)后勤人員等。

2應(yīng)急測(cè)繪的特點(diǎn)和主要存在問(wèn)題

2.1應(yīng)急測(cè)繪特點(diǎn)

應(yīng)急測(cè)繪[3]是應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的基礎(chǔ)工作，其主要任務(wù)包括“天-空-地”多源數(shù)據(jù)獲取、傳輸、處理、災(zāi)情信息提取、災(zāi)區(qū)專(zhuān)題圖制作、應(yīng)急測(cè)繪信息產(chǎn)品分發(fā)與服務(wù)等基本內(nèi)容[4]。應(yīng)急測(cè)繪的主要特點(diǎn)主要有：

（1）任務(wù)的突發(fā)性

由于應(yīng)急災(zāi)害事件的突發(fā)性，應(yīng)急測(cè)繪任務(wù)也具有突發(fā)性，在接到應(yīng)急測(cè)繪任務(wù)后要立即制定計(jì)劃，及時(shí)開(kāi)展測(cè)繪工作。

（2）多部門(mén)協(xié)同工作

為完成應(yīng)急測(cè)繪工作，必須要與多部門(mén)建立良好的溝通協(xié)調(diào)機(jī)制，加強(qiáng)各部門(mén)之間數(shù)據(jù)共享與資源協(xié)調(diào)，保證應(yīng)急工作的順利進(jìn)行。

（3）成果要求多樣

根據(jù)應(yīng)急情況的具體需求，除傳統(tǒng)DEM、DLG、DOM產(chǎn)品外，還包括專(zhuān)題地圖、三維模型、點(diǎn)云數(shù)據(jù)等。

2.2應(yīng)急測(cè)繪存在的主要問(wèn)題

目前，為達(dá)到應(yīng)急測(cè)繪要求，相關(guān)部門(mén)通常通過(guò)增加人員數(shù)量、延長(zhǎng)工作時(shí)間來(lái)滿(mǎn)足要求，應(yīng)急工作的準(zhǔn)備不足、時(shí)效性差等問(wèn)題日益突出，主要問(wèn)題[5]包括一下幾個(gè)方面：

（1）應(yīng)急測(cè)繪設(shè)備效率差、性能不足

高效的數(shù)據(jù)獲取和處理能力是對(duì)應(yīng)急測(cè)繪裝備的基本要求，目前大部分測(cè)繪設(shè)備主要以精度主要目標(biāo)，在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，設(shè)備操作步驟繁雜、效率低下，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集速度慢，效率低，無(wú)法滿(mǎn)足應(yīng)急測(cè)繪對(duì)時(shí)效性的要求。

（2）缺乏實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理能力

應(yīng)急測(cè)繪的核心要求是響應(yīng)速度，要求較短時(shí)間內(nèi)，獲取受災(zāi)區(qū)域高質(zhì)量地理信息數(shù)據(jù)為決策分析提供數(shù)據(jù)支撐，而現(xiàn)階段在測(cè)繪數(shù)據(jù)采集完成后，需要較長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)處理過(guò)程，無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)處理的程度，任務(wù)效率難以滿(mǎn)足要求。

綜上所述，在面對(duì)應(yīng)急測(cè)繪任務(wù)時(shí)，迫切需要一種能夠快速響應(yīng)、適應(yīng)惡劣作業(yè)環(huán)境、快速獲取目標(biāo)區(qū)域數(shù)據(jù)并能生成所需地理信息產(chǎn)品的成套技術(shù)來(lái)服務(wù)于應(yīng)急測(cè)繪，而無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)以其特有的優(yōu)勢(shì)，能夠滿(mǎn)足應(yīng)急測(cè)繪的要求。

2.3 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在應(yīng)急測(cè)繪中的應(yīng)用

2.3.1 在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

當(dāng)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)后續(xù)應(yīng)急工作的開(kāi)展極為重要。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)能夠快速起降，迅速獲取現(xiàn)場(chǎng)的正射影像、地面高程模型以及熱紅外等數(shù)據(jù)，可以迅速、直觀的確定災(zāi)害體位置、破壞面積、道路情況，為編制救援方案提供依據(jù)[6][7]。

無(wú)人機(jī)能夠快速進(jìn)入災(zāi)區(qū)，完成災(zāi)區(qū)情況的測(cè)繪工作，幫助救援人員快速掌握災(zāi)區(qū)最新情況。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)生產(chǎn)的高清正射影像和DEM數(shù)據(jù)，與發(fā)生災(zāi)害事故前期的遙感影像進(jìn)行疊加，可以快速評(píng)估受災(zāi)區(qū)域大小、周?chē)O(shè)施、房屋等情況，及時(shí)確定潛在危險(xiǎn)區(qū)域，為救災(zāi)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

2.3.2 在森林防火中應(yīng)用

當(dāng)發(fā)生森林火災(zāi)時(shí)，搭載熱紅外相機(jī)的無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)能夠獲取到茂密枝葉下掩蓋的林火，輔助確定燃燒方向和過(guò)火面積，地面控制中心可快速掌握森林火災(zāi)情況，迅速做出對(duì)應(yīng)處理措施[8]。同時(shí)，也可部署無(wú)人機(jī)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行全天候巡視，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警、實(shí)時(shí)回傳異常區(qū)域數(shù)據(jù)情況，可有效彌補(bǔ)地面監(jiān)控系統(tǒng)盲點(diǎn)。該系統(tǒng)成本低廉、維護(hù)方便，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

2.3.3在地震災(zāi)區(qū)中應(yīng)用

發(fā)生地震后，災(zāi)區(qū)道路受損情況直接關(guān)系到后續(xù)救援速度。利用無(wú)人機(jī)平臺(tái)高效的作業(yè)效率，無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)能夠在災(zāi)害發(fā)生后，第一時(shí)間獲取震后災(zāi)區(qū)的DOM數(shù)據(jù)，并結(jié)合震前數(shù)據(jù)綜合分析，對(duì)災(zāi)區(qū)道路受損情況進(jìn)行快速評(píng)估，同時(shí)結(jié)合DEM數(shù)據(jù)，提取地形因子數(shù)據(jù)，計(jì)算道路損毀區(qū)域的土方量，建立災(zāi)后三維數(shù)據(jù)模型，對(duì)道路損毀類(lèi)型、長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，為損毀道路的搶修提供依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)討論無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在應(yīng)急測(cè)繪中的應(yīng)用流程，分析了無(wú)人機(jī)遙感的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)急測(cè)繪工作的特點(diǎn)和存在問(wèn)題，指出了無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在應(yīng)急測(cè)繪中的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)急測(cè)繪工作責(zé)任重大，任務(wù)艱巨，且對(duì)時(shí)間要求比較嚴(yán)格?？纱钶d多種載荷的無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)能夠快速、靈活的獲取災(zāi)區(qū)遙感數(shù)據(jù)，提供豐富的數(shù)據(jù)產(chǎn)品多方位滿(mǎn)足應(yīng)急救援的數(shù)據(jù)需求，并能在現(xiàn)場(chǎng)快速處理，生成災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)地理信息數(shù)據(jù)，能夠顯著提升災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估效率，為災(zāi)后應(yīng)急部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)指揮、提高資源調(diào)度效率提供支撐，為打造災(zāi)情“天-空-地”一體化的數(shù)據(jù)獲取能力提供技術(shù)保障，能夠保證應(yīng)急測(cè)繪工作的高效開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李德仁，李明. 無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景[J].2014（05） 39-5.

[2]晏磊，廖小罕，周成虎，樊邦奎，龔健雅.中國(guó)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述[J] .2019（04） 21-4

[3]徐洪根，錢(qián)玉國(guó).淺談無(wú)人飛機(jī)航攝系統(tǒng)在應(yīng)急測(cè)繪中的應(yīng)用[J].江西測(cè)繪.2012（1）：14-17

[4] 趙勇，劉萬(wàn)增，李然，朱秀麗，翟曦.新時(shí)代應(yīng)急測(cè)繪保障技術(shù)體系框架設(shè)計(jì)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2020，45（08）：1312-1318.

[5]曹振宇. 自然災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪信息服務(wù)機(jī)制與方法[D].武漢.武漢大學(xué)，2014

[6] 朱慶，曹振宇，林琿等. 應(yīng)急測(cè)繪保障體系若干關(guān)鍵問(wèn)題研究[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版.2014（05） 39-5.

[7]李超.四旋翼無(wú)人機(jī)在云南應(yīng)急測(cè)繪保障中的應(yīng)用[J].地礦測(cè)繪，2015，31（3）：31-33.

[8] 湯建國(guó)，胡傳文，王玲等.省級(jí)應(yīng)急測(cè)繪保障服務(wù)體系研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2014（ 7） ： 94-96.

（江門(mén)市國(guó)土測(cè)繪大隊(duì)，廣東 江門(mén) 529000）