測繪地理信息在應急測繪中的應用

摘?要：我國地域遼闊，經(jīng)緯跨度大，地貌類型復雜多樣，在資源勘探或開采過程中時常會發(fā)生不同類型的事故，一些區(qū)域由于氣候環(huán)境的影響也會為人類活動帶來一些難題，加之部分地區(qū)人口密度的影響，需要建立完善的應急測繪系統(tǒng)保證人們生產(chǎn)生活的安全。本文立足于應急測繪體系，分析測繪地理信息技術在其中的具體應用，從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、平臺搭建以及監(jiān)測技術為切入點，詳細分析各項技術在應急測繪體系建設中的具體應用，希望為后續(xù)相關研究提供參考。

關鍵詞：測繪地理信息;應急測繪;遙感技術

引言：在科技發(fā)展的新時期，自然災害問題以及各種突發(fā)性事件始終威脅著人民生命和財產(chǎn)安全，給人們生活帶來嚴重損失，為有效預防突發(fā)事件，降低其影響程度，需要科學運用信息技術做好應急測繪工作，完善應急體系，匯總相關信息并制定對應的可行性策略。在信息技術的依托下，測繪地理信息為應急測繪營造新的發(fā)展契機，能夠應用無人機、航天遙感以及雷達等多種技術提升應急測繪質(zhì)量，解決突發(fā)性事件所帶來的影響。

1測繪地理信息與應急測繪關系

1.1應急測繪以測繪地理信息為基礎

作為地理信息測繪的特殊形式，應急測繪主要針對一些突發(fā)性事件的應急舉措以及采集工作，而突發(fā)性事件普遍存在不確定性和威脅性，要求相關部門可以根據(jù)當?shù)乜赡艹霈F(xiàn)的緊急情況制定合理計劃。在日常工作中需要應用測繪地理信息優(yōu)化應急測繪，確保有關人員能夠直接應用所得結(jié)果來設計相應方案，避免造成更嚴重的影響。由此可見，無論是從應用角度來看，還是從角度來看，測繪地理信息是應急測繪的重要組成部分。

1.2測繪地理信息質(zhì)量對應急測繪造成影響

對地理信息進行測繪的目的，主要是確保地理空間信息可得到直觀顯示，同時，對山河信息、建筑信息還有道路信息進行準確記錄，將數(shù)據(jù)存儲到對應的系統(tǒng)中。應急測繪方案的建立需要大量數(shù)據(jù)，在測繪地理信息的支持下能夠保證數(shù)據(jù)的實時性和精準性數(shù)。因此，測繪地理信息質(zhì)量會直接影響應急測繪，目前，得到廣泛運用的測繪方法主要包括工具繪制、手工繪制兩種，其中，工具繪制具有更為理想的準確性及工作效率。由此可見，地理信息測繪的質(zhì)效，通常會給應急測繪產(chǎn)生巨大影響，這點需要有關人員重視。

2應急測繪體系構(gòu)架

應急測繪體系由三個模塊組成，分別是信息服務、數(shù)據(jù)分析還有數(shù)據(jù)收集，各模塊所表現(xiàn)出特征和需要承擔的任務均有所不同。

（1）數(shù)據(jù)收集。數(shù)據(jù)收集環(huán)節(jié)需要秉持數(shù)據(jù)完整性、可靠性原則，對數(shù)據(jù)進行收集期間，應對外業(yè)數(shù)據(jù)、航天遙感引起重視，實現(xiàn)動態(tài)化傳輸，在進行實時傳輸數(shù)據(jù)的同時還需進行數(shù)據(jù)反饋，確保處理中心能盡快完成處理數(shù)據(jù)的工作。

（2）數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)分析對最終決策的精準度具有決定性作用，在建設應急測繪體系時，應用測繪地理信息的相關技術快速落實數(shù)據(jù)處理與加工，并將所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)平臺，得到精準信息。

（3）信息服務。當某一地區(qū)出現(xiàn)突發(fā)事件后，會立即上報到有關部門，再由部門做出響應，利用測繪地理信息進行應急測繪。在對信息進行篩選后，發(fā)布在平臺上，確保應急部門能夠及時獲取所需數(shù)據(jù)，并制定詳細的決策方案。完成以上工序后會結(jié)合現(xiàn)場情況成立專業(yè)團隊，明確自身所肩負的職責，根據(jù)應急預案實施各項工作，逐層傳達測繪結(jié)果，確保測繪所獲得數(shù)據(jù)能夠第一時間傳遞到應急部門[1]。除了救助隊伍外，測繪應急人員也需要前往現(xiàn)場了解實際情況，并繪制相應的圖紙，供其他部門人員參考。在現(xiàn)場進行的工作包括視頻紅外數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)鑲嵌處理、數(shù)據(jù)分析以及POS數(shù)據(jù)影像處理，為相關工作提供參考。

綜合來看，系統(tǒng)的計算能力具有一定針對性，會根據(jù)不同類型的應急測繪制定相關方案，并集合有關案例和空間數(shù)據(jù)形成內(nèi)容評估，實現(xiàn)高效建模，確保合理分配資源。整個系統(tǒng)涉及到云計算、服務器、通信網(wǎng)絡、軟件以及業(yè)務模板等多個模塊，為應急測繪數(shù)據(jù)提供基礎保障，并進行數(shù)據(jù)存儲。

3應急測繪中測繪地理信息的應用

3.1數(shù)據(jù)采集技術

3.1.1航天遙感數(shù)據(jù)采集

我國航空航天技術逐漸成熟，該技術的發(fā)展使得人們生活水平發(fā)生了翻天覆地的變化，并在多個領域均起到顯著成效，是地理信息測繪的核心技術之一。人們的生產(chǎn)生活與數(shù)據(jù)采集息息相關，氣象衛(wèi)星、地面氣象觀測站的開展主要得益于航天技術的發(fā)展，還能能夠精準觀測陸地、海洋的變化情況，這對于應急測繪來說具有積極的促進作用。航天遙感數(shù)據(jù)采集應用成本較高，具有高精度、高分辨率、高運行速度的特點，在應急測繪中的作用主要有兩個方面，其一是反映災害情況，其二是收集數(shù)據(jù)[2]。

從反映災害方面來看，能夠結(jié)合遙感技術對低空區(qū)域的情況進行監(jiān)測，利用數(shù)據(jù)采集的信息反映洪水、地震、泥石流等大型災害問題的實際情況，將信息收錄至特定系統(tǒng)中完成對災害未來變化情況的預測，為應急測繪相關決策提供參考依據(jù)，降低災害破壞程度。以我國南方區(qū)域的梅雨季節(jié)為例，夏季是長江中下游、黃河流域以及各種大型運河洪水災害的多發(fā)性時節(jié)，測繪地理信息中的數(shù)據(jù)采集能夠有效發(fā)揮高精度、高分辨率以及實時監(jiān)測的優(yōu)勢，以攝影的方式傳回現(xiàn)場信息，從而了解現(xiàn)場情況制定針對性方案。在拍攝的同時，航天遙感數(shù)據(jù)采集還能根據(jù)洪水、地震、泥石流等災害的流向走勢，結(jié)合其后情況判斷其危險性，選擇最佳救援方案，實現(xiàn)快速疏散和轉(zhuǎn)移人群的目標，保障生命財產(chǎn)安全。航天遙感數(shù)據(jù)采集技術在應急測繪中的應用十分廣泛，以2021年4-5月云南省貢山縣暴雨為例，由于天氣的影響，縣域內(nèi)部交通、電力、通信、房屋安全以及供水等能力均受到影響，并響應二級應急方案，應用“彩虹-4”無人機中航首次對云南地區(qū)進行應急測繪，相關人員成立小組對災區(qū)地貌、氣象進行測繪分析，并根據(jù)實際情況規(guī)劃航跡，利用航天航空技術完成對云南省受災區(qū)域的實時圖像獲取，為現(xiàn)場安全提供重要保障。經(jīng)過這次“實戰(zhàn)任務”能夠顯示航天技術對于應急測繪的重要作用，現(xiàn)階段航天技術已經(jīng)形成了全天候、遠距離的現(xiàn)場信息采集與處理系統(tǒng)，同時應用GPS、遙感等技術為區(qū)域特大災害保駕護航。1A3419FC-6A12-4C1F-90D8-0C9B6DF905EA

從應急測繪數(shù)據(jù)采集方面的應用來看，航天技術能夠依托衛(wèi)星和航天飛機來對地球數(shù)據(jù)進行采集，二者分別位于高達80-100km和1000-3600km左右，能夠?qū)崿F(xiàn)對地球大范圍的采集工作，保證數(shù)據(jù)的真實性和準確性。航空遙感數(shù)據(jù)采集一般會工作在海拔12km以下的位置，進行采集的常用工具是飛機，主要有三種形式，分別為低空飛機、中空飛機以及高空飛機，在進行遙感實驗時的高度分別為1000-1500m、2000-6000m、12000-15000m。遙感技術能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)化的數(shù)據(jù)傳輸，具有耗時短、效率高的優(yōu)勢，能夠快速收集某一區(qū)域信息并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，生成以時間為單位的動態(tài)圖像。此外，還能規(guī)避惡劣圈層條件的影響，并根據(jù)所收集的區(qū)域?qū)ο蟛捎脵z測波段，詳細了解該區(qū)域的地理信息。

3.1.2地面激光雷達數(shù)據(jù)采集

以上所講述的航天技術主要針對應急測繪中的“表面”問題，而對于地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的測繪卻需要采用更具針對性的技術。以往采集工作主要通過人工來實現(xiàn)，效率相對較低且存在一定誤差，現(xiàn)如今應急測繪主要應用測繪地理信息中的激光和雷達技術，工作人員可以應用精密儀器來對山體進行勘察，結(jié)合三維激光掃描技術生成幾何模型，經(jīng)常應用于礦藏、海底勘測工程，一旦發(fā)生危險，激光雷達技術能夠為應急測繪提供重要參考。

激光和雷達技術在測繪地理信息中的作用十分突出，具有立體性、透徹性等優(yōu)勢。在應急測繪體系中，激光與雷達技術的應用主要針對一些礦藏開采、山體工程、隧道工程的突發(fā)事件，技術人員會優(yōu)先對礦山或普通山體進行監(jiān)測，采用雷達技術分析山體內(nèi)的具體情況，確保工程安全。一旦工程存在危險會立即啟動應急方案，應急測繪會檢測山體隧道內(nèi)部情況，分析塌方的位置、根本原因及其他影響因素，首先會用雷達設備對整體結(jié)構(gòu)進行檢查并給出三維圖像，明確塌方位置，再利用激光技術明確受災范圍，了解實際距離后制定計劃展開救援。隨著我國西部大開發(fā)進度的不斷擴大，激光雷達技術的應用主要傾向于地形復雜區(qū)域的公路、高鐵等交通設施建設，但由于環(huán)境原因?qū)е驴辈烊蝿章鋵嵗щy，且與工程周期的矛盾也逐漸凸顯出來。在這種情況下，我國將測繪地理信息中激光雷達技術應用于航測，能夠克服惡劣環(huán)境、地表植被等因素的影響，使得數(shù)據(jù)采集更加便利。例如在我國地震多發(fā)帶，能夠應用機載激光雷達技術對高海拔區(qū)域?qū)嵤┤旌虻淖粉櫯c拍攝，實現(xiàn)高效的緊急救援工作。該技術能夠進一步突破傳統(tǒng)勘察的局限性，改變勘測模式實現(xiàn)高精度信息的獲取。

激光雷達采集技術中的相關數(shù)值如下所示：最高脈沖頻率820kHz，最大掃描頻率200Hz，手持激光可測距離為200m以內(nèi)，精準度在2mm以內(nèi);工業(yè)激光測距在0.5-3000m左右，精度在50mm以內(nèi)。該技術適用于多種場合，如地面、車上、固定平臺以及技術人員的手中，均能實現(xiàn)精準穩(wěn)定測量，數(shù)據(jù)信息誤差小。將測繪地理信息中的激光與雷達技術應用于應急測繪中，將電脈沖變?yōu)楣饷}沖對目標位置發(fā)射，再由收光機將光脈沖轉(zhuǎn)化為電脈沖傳回顯示器，能夠及時了解目標的內(nèi)部構(gòu)造，判斷災害原因，為應急測繪提供數(shù)據(jù)支撐。工作人員會按照圖紙中的示數(shù)來對塌方位置進行清理，重新評估工程設計，提升可行性。激光雷達技術的缺陷在于受環(huán)境因素的影響較大，由于光脈沖會受到陰雨、濃霧天氣的影響，導致傳播距離受限，且波束極為狹窄。若應急測繪技術中所采集數(shù)據(jù)存在誤差，則會嚴重影響工程或救援的進度，對人們的生命安全造成威脅，因此，激光雷達技術德育應用能夠進一步縮短誤差，極大程度上降低突發(fā)事件的危害性[3]。

3.1.3地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

地面系統(tǒng)主要包括三項內(nèi)容，其一是通訊系統(tǒng)，主要用于人員、設備的信息交流，確保指令執(zhí)行的時效性;其二是GPS定位系統(tǒng)，在發(fā)生突發(fā)事件后能夠及時匯報位置信息，再通過相關技術對該位置進行監(jiān)測;其三是高清攝像機，能夠利用定位系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)傳輸災害現(xiàn)場的圖像視頻。這一技術的應用能夠為應急測繪系統(tǒng)提供精確的現(xiàn)場實況，根據(jù)實際情況優(yōu)化救援策略，開展指揮工作。

3.2數(shù)據(jù)處理技術

應急測繪中的數(shù)據(jù)處理主要依托于測繪地理信息中的可計算應急測繪案例技術，以實現(xiàn)對目標數(shù)據(jù)的分析與處理，并調(diào)用以往數(shù)據(jù)和經(jīng)驗提升測繪精準度。將目前已有的經(jīng)驗應用于其中，實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源和數(shù)據(jù)的整合，同事要考慮到急測繪場景的特殊性，需要優(yōu)化數(shù)據(jù)建立符合現(xiàn)場的模型，其中包括元數(shù)據(jù)、服務節(jié)點、組合內(nèi)容以及空間數(shù)據(jù)集這四個部分。首先，元數(shù)據(jù)負責快速搜索信息并定位，滿足數(shù)據(jù)處理工序的時效性，建立決策模型輔助應急測繪，亦可用于信息檢索。其次是服務節(jié)點，能夠根據(jù)預處理數(shù)據(jù)的差異形成不同的任務節(jié)點，緩解數(shù)據(jù)分析的壓力，重新規(guī)劃信息資源形成多元化的服務組織結(jié)構(gòu)。再次是組合內(nèi)容，能夠展示數(shù)據(jù)的內(nèi)在邏輯關系，協(xié)調(diào)任務點，表現(xiàn)順序耦合、并行耦合以及循環(huán)耦合等表達形式，為抽象鏈接提供給具體參數(shù)，最后是空間數(shù)據(jù)集，被作為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的平臺服務庫，能夠調(diào)動任務節(jié)點和元數(shù)據(jù)完成輔助集成建模，根據(jù)數(shù)據(jù)屬性為應急測繪展開數(shù)據(jù)分析與處理。

3.3數(shù)據(jù)服務平臺

在應急測繪體系中，相關部門進行數(shù)據(jù)整合和策略分析的主要載體為信息平臺，在平臺中會顯示突發(fā)事件類型，并為部門提供詳細的數(shù)據(jù)作為相關決策的參考量，做到統(tǒng)籌兼顧合理分配物資。一般來講，測繪地理信息應用于應急測繪平臺中的技術較多，且具有各自的特點，具體作用如下：

（1）電子地圖數(shù)據(jù)。在應急測繪中，能夠讓相關部門及時了解事故地區(qū)的土地詳細情況。電子地圖數(shù)據(jù)在平臺的應用主要滿足救援隊伍的地物信息需求，還原災害情況，并實時向公眾發(fā)布信息提高警惕，該技術在應急測繪體系中屬于實用數(shù)據(jù)技術。

（2）三維精細化模型數(shù)據(jù)，應用三維技術能夠還原受災地面的場景，如建筑物、地下室等活動空間，同時確保數(shù)據(jù)真實可靠，所展示信息十分全面精準。在應急測繪中，能夠及時反映區(qū)域三維空間模型，為應急決策提供有力幫助。1A3419FC-6A12-4C1F-90D8-0C9B6DF905EA

（3）信息服務平臺地址數(shù)據(jù)。涵蓋多種服務類型，在應急測繪體系中能夠展示地形、受災區(qū)域的具體交通信息、居民區(qū)情況等，及時對區(qū)域進行定位，再結(jié)合電子地圖為等待救援人群和救助隊伍提供詳細參考數(shù)據(jù)，使其能夠及時采取應對措施處理災區(qū)問題[4]。

3.4無人機技術

無人機技術是地理信息測繪中的重要技術之一，能夠做到實時監(jiān)測。傳統(tǒng)的地理信息測繪所采用的勘察方式以人工為主，翻越高山、峽谷、峭壁等多種地貌環(huán)境，攜帶專用儀器完成勘查工作。但由于我國地形地貌的多樣性，勘察人員的安全難以得到保障，尤其一些人煙罕至或受災害影響嚴重的區(qū)域，危險系數(shù)更是成比例上升。而無人機技術的研發(fā)剛好解決這一問題，以其攜帶方便、體積小、操作簡單的優(yōu)勢，能夠提升勘察質(zhì)量降低安全風險，為應急測繪提供數(shù)據(jù)基礎。例如一些橫斷山、山崖等垂直度較高的地形，想要獲取山體信息優(yōu)化應急測繪，只需在山底安全區(qū)域操作無人機即可完成對山體的多角度拍攝。該技術的應用使得測繪工作效率大大提升，同時避免了諸多問題。此外，無人機技術還能起到監(jiān)測現(xiàn)場的作用，控制無人機并根據(jù)其傳回的數(shù)據(jù)了解人群、車輛動向和流量，從而科學制定計劃緩解踩踏、擁堵等情況，確保流通順暢。無人機技術在應急測繪監(jiān)測中的應用主要針對規(guī)模較小的事件，能夠確保信息就精準，成本相對較低[5]。

結(jié)束語：綜上分析可知，測繪地理信息在應急測繪中的作用十分突出，能夠從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、平臺搭建等多個角度來優(yōu)化應急測繪，是科技融合與發(fā)展的重要標志。在實際應用過程中能夠進一步提升應急測繪的科學性和執(zhí)行效率，快速落實決策，為事故處理工作爭取更多時間。

參考文獻：

[1]周振發(fā)，王洪昌，劉恒飛.論測繪地理信息在應急搶險中發(fā)揮的作用——以翠宏山礦難為例[J].測繪與空間地理信息，2021，44（S1）：62-64.

[2]莊利有.測繪地理信息在應急測繪中的應用實踐與研究[J].工程建設與設計，2020（16）：253-254.

[3]陳慶賀.河南省測繪地理信息局開展應急測繪演練[J].資源導刊，2020（08）：48.

[4]范榮國，吳同星，彭松林.測繪地理信息在應急測繪中的應用分析[J].工程技術研究，2020，5（05）：53-54.

[5]馮夢龍.測繪地理信息在應急測繪中的應用實踐[J].華北自然資源，2019（05）：94+97.

作者簡介：鐘雪（1974-），女， 本科，助理工程師，從事測繪工作。1A3419FC-6A12-4C1F-90D8-0C9B6DF905EA