依托無人機航空攝影測量技術實現“精準應急”

□ 浙江省第二測繪院 鄧廷起 陳駿明 徐勛江

8月10日1時45分，臺風“利奇馬”在浙江省溫嶺市城南鎮沿海登陸，登陸時中心附近最大風力有16級（52m/s），是2019年以來登陸中國的最強臺風以及1949年以來登陸浙江第三強的臺風。據中華人民共和國應急管理部統計，截至2019年8月14日10時，“利奇馬”共造成中國1402.4萬人受災，57人死亡，14人失蹤，直接經濟損失537.2億元人民幣。

在此次臺風登陸前，浙江省第二測繪院認真貫徹落實浙江省自然資源廳對防御“利奇馬”的工作部署，制定了由單位主要負責人帶班值守的24小時在崗值班表，全體應急測繪隊伍進入緊急待命狀態，及時準備好各類應急設備。8月10日中午，應急測繪指揮中心接到消息，永嘉縣巖坦鎮山早村發生重大地質災害。接到應急指令后，應急測繪隊伍在單位負責人的帶領下火速前往事發地點展開應急行動。當日通過直升機、多旋翼等無人機設備獲取了正射影像、激光雷達點云、傾斜攝影、視頻等多類數據，并利用4G、衛星等傳輸設備將數據及時回傳給內業處理人員，以最快速度完成了數據處理任務并送交至相關救援部門。在接下來的兩天，應急測繪隊伍又兵分兩路，分別趕往受災較為嚴重的臨海、臨安等地展開應急測繪保障工作，獲取了大量受災地區影像數據，為應急救援工作提供了有力的技術支撐。

▲ 永嘉縣山早村應急現場——無人直升機采集三維點云數據

浙江省第二測繪院作為浙江省應急測繪的重要力量，自2010年成立應急測繪分院以來，先后參與了“菲特”臺風應急、麗水里東村救援、麗水蘇村救援等數次應急救援任務，為浙江省政府、各救援單位提供了精準有效的受災區域地理信息數據，強有力地保障了高效的現場救援及有規劃的災后重建工作。

一、無人機攝影測量優勢與作用

（一）無人機的快速反應能力

無人機實際上是無人駕駛飛行器的統稱，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。 與載人飛機相比，它具有體積小、造價低、使用方便、對環境要求低、環境適應能力較強等優點。近年來，無人機技術取得了突飛猛進的發展，特別是以大疆等為代表的中國企業牢牢掌握了世界先進的無人機核心技術。無人機的可靠性、安全性以及易操作性有了長足的進步。

▲ 臨海市洪澇受災區應急現場——應急人員調試應急無人機設備

浙江省在梅雨、臺風季時，往往洪澇、泥石流、山體滑坡等災害頻發，由于天氣惡劣，衛星遙感、有人飛機經常因云層遮擋而獲取不到影像。與此同時，因為傳統衛星遙感重訪周期過長、云霧等惡劣氣象影響有人機安全飛行等問題，常常導致應急不及時。應對自然災害的條件下，無人機可充分發揮其環境適應能力強、起降條件要求低、系統展開時間短等優勢，快速部署至受災區域即時展開作業任務。同時，無人機類別齊全、載荷豐富，可根據現場環境靈活選擇合適機型、合適載荷執行應急作業任務。此次在“利奇馬”臺風應急時，永嘉山早村受災面積相對不大，但災害破壞程度高、現場地形復雜、起降條件較差，不適宜固定翼無人機飛行作業，所以采用直升機搭載激光雷達獲取精確點云數據；臨海古城受災現場屬于洪水漫灌情形，受災面積大，旋翼無人機受限于航時短速度慢，只適用于采集部分重點區域影像數據或視頻，無法完成全域范圍數據采集，所以使用垂直起降長航時固定翼無人機，搭載大畫幅可量測相機完成臨海受淹區域大面積高精度正射影像數據的采集。

（二）無人機攝影測量助力“精準預防”

原有地質災害隱患點排查采用的是“包村到戶、落實到人”，由村部實地走訪方式進行，導致排查效率較低且容易出現人為疏漏等問題。此次臺風“利奇馬”造成杭州市臨安區多地出現山體塌方，多處道路損毀、中斷，電力通訊等設施損失嚴重。多數塌方點、泥石流沖毀點為非原有統計上來的地質災害隱患點。依托航空攝影測量技術，可助力實現對地質災害隱患點的科學精準分析。先利用現有全省等高線地形圖，使用自動分析軟件搜索全省坡度、高差超過一定限值的區域，聯合地質等相關部門對所篩選出的區域進行土質、山體構造分析，確定較為清晰的地質災害隱患點。然后利用無人機實施高精度航空攝影測量，對此類隱患點進行精確的地形分析判斷，模擬災害發生后果，為政府部門對隱患點實施改造、搬遷、設置地質災害預警站點等預防措施提供精準依據。同樣應對洪澇災害，可利用已有DSM、三維影像數據對全省地勢低洼地區、山區溪流匯流地區進行模擬淹沒分析，根據降雨量大小對易淹沒區域進行分級，為應急管理部門由上至下精確發布災害預警信息提供數據來源。同時利用無人機獲取河道、海堤、山塘等高風險區域的高精度影像數據，聯合水文等部門，分析研判易發生險情點并上報至相關部門處置，通過精確數據在最大程度上做好災害的提前預防。

（三）無人機攝影測量助力“精準救援”

哪里是受災最嚴重的區域，哪里適合搶通新的道路，受災地區到底需要多少救援裝備和人員，這一系列的問題始終是擋在救援人員面前的難點，影響著救援的效率和準確性。臺風“利奇馬”影響杭州市臨安區的次日，浙江省委領導便趕赴災區實地指導救援，但因通往重災區的道路中斷，只能通過與通航公司剛剛抵達災區的直升機上機組人員的通話來了解受災情況。先不論通航直升機因空域申請等問題導致時效性較低，僅僅是機組人員的肉眼觀察而缺乏有力的數據分析，是無法滿足救援的實際需求的。俗話說“磨刀不誤砍柴工”，應急救援的開展，可利用無人機航空攝影測量技術實時獲取受災區域的影像數據。通過制作成完整清晰的受災影像圖，哪里受災、災害程度、哪里有路，這些問題在影像圖上一目了然，讓應急指揮決策者有更加清晰直觀的感受。同時相應的數據分析便于指揮人員更科學、更迅速地調配應急物資、部署救援任務。在麗水蘇村應急救援時，武警工程部隊就利用浙江省第二測繪院提供的無人機影像圖，對比原有歷史影像分析出被掩埋房屋的預測位置來實施精準救援，同時還依據影像數據分析得出的覆土量來調配相應的工程機械和人員，保證了救援工作的順利進行。

（四）無人機攝影測量助力“精準重建”

這里所說的“重建”指災后恢復工作。“城市建設，規劃先行”，這句話同樣適用于災后重建工作。合理的重建工作離不開良好的設計規劃，而好的設計規劃又依托于精確的地理信息數據。小型的山體滑坡、塌方區域需要當時的地形數據作為后期修復工作的依據，大規模的重建項目更是要依托地理信息數據，尋找資源環境承載能力較強、災害風險較小、適宜大規模聚集人口的區域。汶川地震后，國家規劃部門就是結合影像數據，分析確定了龍門山山前平原和與龍門山山脈接壤的淺丘等地區為災后重建區域。近年來得到很大提升的無人機攝影測量技術便為這些重建、修復工作提供了高精度的影像數據來源。

二、無人機攝影測量在“精準應急”中面臨的問題與建議

（一）對地理信息數據作用的重視不足，應急信息滯后

應急現場及時的航空影像數據可謂是救援救災工作的“眼睛”，相比普通的可見光視頻航拍，不論是正射影像圖還是三維模型數據都含有更為豐富精確的地理信息數據。專業的數據分析為應急救援提供更為科學合理的指導依據。但是相關救援部門尚未意識到精確的地理信息數據可以對救援起到的分析與引導作用，仍然局限于以往的“摸黑”救援，這制約了救援工作的效率，加大了救援的成本，同時也導致應急測繪部門獲取應急信息滯后，無法及時開展應急測繪工作。此外，各部門信息溝通不夠暢通，無法實現有效的數據共享。在原先的應急情況下，應急測繪隊伍獲取的無人機攝影測量數據是主動逐一提交給有關應急救援單位，沒有明確的數據接收和分發部門，缺乏數據共享機制，有效數據無法及時提供到每一支需要信息的救援隊伍，導致數據時效性和價值性降低。機構改革后，應當建立健全部門間應急聯絡機制，構建數據共享平臺，提高應急測繪的工作效率和成效。

（二）數據分析仍不夠全面，缺乏豐富的救援參考信息

之前應急，送到指揮決策者手中的往往是單一的航空影像正射圖或視頻資料，只做了簡單的地名等信息標注。雖然影像圖可以給決策者比較直觀的感受，但是缺乏以數據分析為依據的有效的救援建議及參考信息，例如洪水淹沒分析、次生災害易發區域分析、應急救援物資堆放區域建議、臨時安置點分布建議等。通過開發相應的數據自動分析功能、結合現場救援人員實地判斷所形成的一整套救援意見，完全可以提供給指揮決策層更為有價值的、豐富的參考信息，助力更快、更高效、更精準的救援行動。

（三）缺乏高效的空域協調機制

臺風“利奇馬”過后，應急測繪隊伍前往臨安市島石鎮參與應急救援任務。因獲取消息滯后，現場已有通航直升機參與救援，導致無人機飛行需要與通航公司協調空域。由于缺乏有效的空域協調機制，雖然有人機和無人機不處于同一飛行高度，但為保證有人飛機的安全，無人機遲遲沒有起飛，導致指揮決策機構無法及時獲取地理信息數據，來協助部署應急救援任務。隨著航空救援力量的逐步擴大，應急管理部門可成立相應的空域協調指揮機構，保障今后應急工作中各方面航空救援力量同步、有序、高效地開展救援工作，助力“精準應急”。