無人機航空遙感系統在災害應急救援中的應用

(河南省地震局，河南 鄭州 450016)

0 引言

自然災害的發生通常讓人始料未及，所以發生災害后迅速展開應急救援極為重要。及時快捷的災情信息有助于第一時間將救援策略制定出來，促進救援效率與質量的提高。當前，因為外界環境、使用成本和時空分辨率等因素的原因，使載人航空遙感和衛星遙感獲取災害信息的效果造成了極大的影響，進而阻礙了災害應急救援。而由于無人機航空遙感系統具有諸多優勢，如成本低廉、具有很高的影像分辨率和較強的實時性、能夠靈活操作等，因而在高危地區能夠很好地發揮作用。

1 無人機航空遙感系統的概述

無人機遙感系統包括諸多內容，如飛行控制系統、無線通訊系統、應用分析系統、數據處理系統、地面控制系統、任務傳感器、穩定云臺、無人駕駛飛行器等均包括其中。其主要利用相應的系統來更好的控制與使用無人機[1]。

無人機航空遙感系統主要通過控制無人機來檢測和救援相應的災害。主要是借助舵機、無線通訊單元、GPS系統、發動機、自動反饋定云臺等多個部分來靈活控制無人機。飛行控制系統主要分為兩部分，即地面監控與機載控制單元，前者主要是借助地面控制站來有效監控和管理無人機的飛行狀態和任務狀態；而后者則是借助模塊設計來固話管理無人機的飛行器內部。檢測無人飛機的另一個重要步驟就是穩定云臺，其主要是監控飛行器的翻轉角、航向等方面，并借助對三軸自反饋控制平臺的利用來傳遞相應的任務，進而讓和地面的平衡飛行得到保障。

地面控制系統的管理主要利用無線通信系統，以對無人機的飛行軌跡展開設置和研究，將無人機的相關信息和參數獲得，借以讓監視無人機的效果順利達到，并結合無人機的參數展開實時調度，使無人機的工作效率得到保證。

2 無人機航空遙感系統在地震災害中的應用—以5·12汶川大地震應急救援為例

突發性是地震災害的一個顯著特點，且地震災害也具有很強的破壞性。因此在發生地震災害時，相應的信息數據時效性就非常重要。一旦發生地震災害需第一時間掌握相關情報，并立即展開調查，將損失降至最低，并對相應的救援措施予以制定。但就目前的實際情況，當地震災害發生時，通訊、交通等均會遭到不同程度的破壞，由此很難第一時間獲取震區信息。無人機航空遙感系統則能夠有效、快速地獲取災區信息，借助相應的傳感器來調查震區狀況，如此便能夠有效地解決震區的狀況、信息以及相應的損失。同時提供依據給救援工作的有效開展，也能夠確定震區的位置、范圍、強度、建筑物以及基礎設施的破壞程度，從而促進了救援的效果與質量的顯著提高。

四川汶川縣在2008年5月12日發生了8級地震，此后震區發生了很多次余震，并引發泥石流、滑坡、堰塞湖、崩塌等諸多地質災害，對當地的國道、省道以及鄉村道路造成了極大的破壞，阻礙了救災工作的順利開展。受天氣原因影響，載人航空遙感系統和衛星遙感系統均無法在第一時間對災區的實時地面影像給采集到。在地震發生后，各種不同型號的無人機航空遙感系統第一時間進入到災區，廣泛應用于多個方面，包括堰塞湖和滑坡動態監測、災情調查、房屋與道路損害情況評估、災區恢復重建、救災效果評價等，效果非常好，其作用是其他手段所不能代替的[2]。在第一次用于大規模應急救災中，無人機航空遙感系統取得的成功就讓人大呼意外。地震發生兩天之后，民政部國家減災中心和桂林航龍公司、北京師范大學一同將兩架“千里眼”無人機航空遙感系統帶到了災區。2008年5月15日上午，便借助此無人機航空遙感系統拍攝了北川縣震后航空影像。這次拍攝，借助運用低空云下飛行方式，影像分辨為0.1～0.2 m。拍攝影像后第一時間向現場指揮部傳輸，并借助BGAN衛星通信系統發給民政部，進而確保救災決策有據可循。同時，也第一時間將傳回的影像發在國家減災網以及民政部網站，大部分網站進行了轉載，以此使公眾更加充分了解北川災區。接著再接著這一系統對堰塞湖的航空遙感影像予以了拍攝，提供了重要幫助給堰塞湖搶險和監測。

3 我國無人機救援技術的應用現狀

在自然災害的緊急救援方面，無人機主要在實時監控和災后的搜索救援活動中應用。現階段，中小型機為我國無人機的主要機型，且飛行距離以短近程為主，通常突發性的緊急救援活動較為適用[3]。如今，在國內外的災后緊急救援中均可見無人機的影子，其發展速度非常快。災害發生后對大量信息與物流的傳輸需求量較大，通過進一步研究國內外無人機技術發展，無人機的救援功能勢必會越來越豐富，且無人機更多豐富實用的功能也將被開發出來，綜合能力顯著提高，可讓無人機對災后數字地圖的繪制成功實現，同時能夠直接對災區進行物資補給和指揮調度[4]。同時，無人機的飛行平臺與飛行方式也將得到顯著改善，飛行方式日趨多樣化，可工作的平臺更廣，而不斷增強的綜合國力與經濟水平，相應的也會增加無人機的數量，使之被廣泛應用于不同地區、救援隊、醫療團隊中等[5]。此外，在無人機的控制方面也取得了顯著成果，可將無人機的調控效率有效提高。當發生緊急情況后，近程—遠程、基層—總部均能夠直接控制，在短時間內升空執行任務[6]。在進行災區救援時，可共享信息，及時有效地開展救援工作。為了讓無人機工作更有組織、更有計劃，就應該建立健全相關制度，確保操作人員的專業技術水平。應進一步研究與完善無人機救援工作的理論，專業培訓無人機操作人員，劃分無人機的飛行空域。同時，對相關法律法規的制定、出臺和執行引起高度重視，讓無人機工作的有序性和有效性得到充分保證，盡最大努力將發生無人機的失控和墜機等事故的幾率降低[7]。

4 結語

常規的災情預警存在諸多弊端，如周期長、成本高等，對搶險救援的實際需要未起到積極作用。無人機航空遙感系統很好地補充了載人航空遙感、衛星遙感，不論是從應用前景還是發展空間上來說，其都擁有很大優勢，因此推廣應用價值非常高。