淺析無人機遙感系統(tǒng)在應急測繪中的應用

項陽

摘 要：近年來自然災害頻發(fā)，應急測繪作為獲取災區(qū)第一手資料的重要手段，其重要性不言而喻，傳統(tǒng)測繪作業(yè)效率低下、數(shù)據(jù)獲取速度慢，無法滿足應急測繪要求。利用無人機靈活機動、受天氣和地形限制小等特點，應急測繪人員能夠利用無人機遙感技術(shù)在最短時間內(nèi)，最大限度深入到災區(qū)進行航拍，快速獲取災區(qū)大量現(xiàn)勢遙感影像，可以有效解決應急測繪目前面臨的問題。本文通過對無人機遙感技術(shù)獲取與處理應急測繪數(shù)據(jù)過程的研究，結(jié)合無人機遙感在地質(zhì)災害、森林火災中的應用說明了無人機遙感在應急測繪中的獨特優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：無人機遙感技術(shù);應急測繪;地理信息

引言

近年來，各類自然災害事故頻發(fā)：如2008年雨雪冰凍災害、“5·12”汶川特大地震、2010年“4·14”玉樹地震、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，應急測繪的重要性也日益突出。但采用傳統(tǒng)測繪方式獲取應急地理信息數(shù)據(jù)周期長，處理時效慢，無法滿足應急測繪任務需求。遙感是一種快速無接觸獲取災情的有效技術(shù)手段，以無人機為平臺的遙感監(jiān)測技術(shù)，能夠快速、靈活的深入災區(qū)，彌補了衛(wèi)星遙感和航空遙感在觀測精度和時效性上的不足，為應急測繪保障技術(shù)提供了一種新的解決方案。

1 無人機遙感系統(tǒng)概述

無人機遙感系統(tǒng)是一種以無人機為平臺，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)的無人遙感與攝影測量系統(tǒng)[1]。該系統(tǒng)主要由：無人機飛行與控制系統(tǒng)、有效任務載荷和地面保障系統(tǒng)組成[2]。其中，無人機飛行與控制系統(tǒng)包括飛行器平臺、飛控系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、數(shù)傳系統(tǒng)（機載部分）、起降系統(tǒng)（機載部分）;有效任務載荷主要包括高分辨航空相機、小型合成孔徑雷達等;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)、其他輔助設備以及相關(guān)后勤人員等。

2應急測繪的特點和主要存在問題

2.1應急測繪特點

應急測繪[3]是應對突發(fā)事件的基礎(chǔ)工作，其主要任務包括“天-空-地”多源數(shù)據(jù)獲取、傳輸、處理、災情信息提取、災區(qū)專題圖制作、應急測繪信息產(chǎn)品分發(fā)與服務等基本內(nèi)容[4]。應急測繪的主要特點主要有：

（1）任務的突發(fā)性

由于應急災害事件的突發(fā)性，應急測繪任務也具有突發(fā)性，在接到應急測繪任務后要立即制定計劃，及時開展測繪工作。

（2）多部門協(xié)同工作

為完成應急測繪工作，必須要與多部門建立良好的溝通協(xié)調(diào)機制，加強各部門之間數(shù)據(jù)共享與資源協(xié)調(diào)，保證應急工作的順利進行。

（3）成果要求多樣

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

2.2應急測繪存在的主要問題

目前，為達到應急測繪要求，相關(guān)部門通常通過增加人員數(shù)量、延長工作時間來滿足要求，應急工作的準備不足、時效性差等問題日益突出，主要問題[5]包括一下幾個方面：

（1）應急測繪設備效率差、性能不足

高效的數(shù)據(jù)獲取和處理能力是對應急測繪裝備的基本要求，目前大部分測繪設備主要以精度主要目標，在數(shù)據(jù)采集過程中，設備操作步驟繁雜、效率低下，導致數(shù)據(jù)采集速度慢，效率低，無法滿足應急測繪對時效性的要求。

（2）缺乏實時數(shù)據(jù)采集與處理能力

應急測繪的核心要求是響應速度，要求較短時間內(nèi)，獲取受災區(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)階段在測繪數(shù)據(jù)采集完成后，需要較長時間的數(shù)據(jù)處理過程，無法達到實時處理的程度，任務效率難以滿足要求。

綜上所述，在面對應急測繪任務時，迫切需要一種能夠快速響應、適應惡劣作業(yè)環(huán)境、快速獲取目標區(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)來服務于應急測繪，而無人機遙感系統(tǒng)以其特有的優(yōu)勢，能夠滿足應急測繪的要求。

2.3 無人機遙感技術(shù)在應急測繪中的應用

2.3.1 在地質(zhì)災害中的應用

當發(fā)生地質(zhì)災害時，災害現(xiàn)場的第一手數(shù)據(jù)對后續(xù)應急工作的開展極為重要。無人機遙感系統(tǒng)能夠快速起降，迅速獲取現(xiàn)場的正射影像、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]。

無人機能夠快速進入災區(qū)，完成災區(qū)情況的測繪工作，幫助救援人員快速掌握災區(qū)最新情況。無人機遙感系統(tǒng)生產(chǎn)的高清正射影像和DEM數(shù)據(jù)，與發(fā)生災害事故前期的遙感影像進行疊加，可以快速評估受災區(qū)域大小、周圍設施、房屋等情況，及時確定潛在危險區(qū)域，為救災提供精準的數(shù)據(jù)支撐。

2.3.2 在森林防火中應用

當發(fā)生森林火災時，搭載熱紅外相機的無人機遙感系統(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火面積，地面控制中心可快速掌握森林火災情況，迅速做出對應處理措施[8]。同時，也可部署無人機對重點區(qū)域進行全天候巡視，實現(xiàn)自動報警、實時回傳異常區(qū)域數(shù)據(jù)情況，可有效彌補地面監(jiān)控系統(tǒng)盲點。該系統(tǒng)成本低廉、維護方便，具有獨特的優(yōu)勢。

2.3.3在地震災區(qū)中應用

發(fā)生地震后，災區(qū)道路受損情況直接關(guān)系到后續(xù)救援速度。利用無人機平臺高效的作業(yè)效率，無人機遙感系統(tǒng)能夠在災害發(fā)生后，第一時間獲取震后災區(qū)的DOM數(shù)據(jù)，并結(jié)合震前數(shù)據(jù)綜合分析，對災區(qū)道路受損情況進行快速評估，同時結(jié)合DEM數(shù)據(jù)，提取地形因子數(shù)據(jù)，計算道路損毀區(qū)域的土方量，建立災后三維數(shù)據(jù)模型，對道路損毀類型、長度進行計算，為損毀道路的搶修提供依據(jù)。

3 結(jié)語

本文通過討論無人機遙感系統(tǒng)在應急測繪中的應用流程，分析了無人機遙感的優(yōu)勢與應急測繪工作的特點和存在問題，指出了無人機遙感系統(tǒng)在應急測繪中的優(yōu)勢。應急測繪工作責任重大，任務艱巨，且對時間要求比較嚴格。可搭載多種載荷的無人機遙感系統(tǒng)能夠快速、靈活的獲取災區(qū)遙感數(shù)據(jù)，提供豐富的數(shù)據(jù)產(chǎn)品多方位滿足應急救援的數(shù)據(jù)需求，并能在現(xiàn)場快速處理，生成災區(qū)現(xiàn)場地理信息數(shù)據(jù)，能夠顯著提升災害現(xiàn)場監(jiān)測與評估效率，為災后應急部門現(xiàn)場指揮、提高資源調(diào)度效率提供支撐，為打造災情“天-空-地”一體化的數(shù)據(jù)獲取能力提供技術(shù)保障，能夠保證應急測繪工作的高效開展。

參考文獻：

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（江門市國土測繪大隊，廣東 江門 529000）