應急測繪保障系統的研究與應用
——以山西省為例

于 頌，楊愛民，陳 峰

(山西省遙感中心，山西 太原 030000)

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應急測繪保障系統的研究與應用
——以山西省為例

于 頌，楊愛民，陳 峰

(山西省遙感中心，山西 太原 030000)

以山西省應急測繪保障系統建設為例，研究應急測繪保障系統的關鍵技術，建立應急數據快速獲取及處理、數據遠程實時傳輸和服務、現場監測與遠程指揮協同的一體化應急測繪保障體系，對提升重大自然災害和突發事件的應急處置能力具有重要意義和作用。山西省應急測繪保障系統的關鍵技術研究主要包括應急三維地理信息數據庫、應急數據快速獲取系統、應急數據快速處理系統、應急數據遠程傳輸系統、應急指揮決策系統軟件和應急測繪保障系統集成技術。系統研究成果已在山西省突發地質災害應急監測工作中得到應用，應用效果良好，經濟和社會效益顯著。

自然災害；突發事件；應急測繪保障；遙感；地理信息系統

我國山區、丘陵區面積占全國總面積的67%，特別是地處中西部及能源型地區的山西省，全省范圍內地形地貌起伏變化較大，地質條件復雜，地質環境脆弱，突發性和破壞性強的自然災害易發、頻發，嚴重危害了人民生命財產安全和社會穩定，極大地制約了國民經濟和社會的可持續發展[1]。基礎測繪成果、測繪技術裝備和應急測繪保障體系作為準確掌握和應對突發災情險情的重要手段，是實施防災、減災、救災的基礎性依據[2]，而在山西省近幾年的突發自然災害應急測繪保障工作中，凸顯出了災害現場數據獲取裝備落后、數據處理時間長、災害現場通信不暢、應急數據不能共享，應急系統應用功能弱、效果差等諸多問題。因此，研究一體化解決應急數據快速獲取、現場處理、遠程傳輸、三維可視化分析等關鍵技術，研發機動、靈活，具備全流程作業能力的應急測繪保障系統是目前應急測繪研究和建設的重要內容，對提升本省突發自然災害的應急響應和服務能力具有重要的意義和作用。

一、系統構成

山西省應急測繪保障系統是通過綜合運用航空航天遙感、移動測繪、衛星通信、地理信息服務等高新技術手段，研究開發應急三維地理信息數據庫、應急數據快速獲取、應急數據快速處理、應急數據遠程傳輸、應急指揮決策系統軟件等關鍵系統，并以移動車載平臺為基礎，完成各分系統軟硬件的高效集成，最終建立空地一體化、具備全流程作業能力、現場監測與遠程指揮協同的應急測繪保障系統[3]，如圖1所示。

圖1 系統總體架構

二、關鍵技術研究

1. 應急三維地理信息數據庫

應急測繪保障系統的數據庫是多種數據庫的集成，通過研究多源異構數據庫集成技術，建立多源遙感影像、DEM、行政境界、地名等地理信息數據的處理、整合和建庫規范，開發適應工程化作業流程的應急三維地理信息數據庫[4]。數據庫內容包括數字正射影像數據庫、數字線劃地圖數據庫、數字高程模型數據庫、控制點影像數據庫和專題信息數據庫(地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫等[5]自然災害的空間位置和屬性信息)。

2. 應急數據快速獲取系統

基于自主研制的無人機飛行平臺，研發具有測繪和監測功能的無人機航攝系統；基于車載和單兵平臺，研發地面監測視頻采集系統，形成對突發災害區域的空中、地面聯合監測，實現高分辨率遙感影像和高清視頻監測數據的快速獲取[6](如圖2所示)。

3. 應急數據快速處理系統

研究基于應急三維地理信息數據庫、控制點影像數據庫和IMU+GPS數據支持的多源、多基線航空遙感數據快速、自動、智能處理和傾斜攝影技術，開發多源遙感影像一體化快速處理系統[7]，實現快速自動空三、高精度DEM自動生成、高分辨率正射影像及實景三維模型數據[8]快速生成與智能拼接，并能完成多種應急測繪產品的快速制作輸出(如圖3所示)。

4. 應急數據遠程傳輸系統

構建衛星通信系統應急指揮中心站，采用衛星寬帶和4G網絡通信技術，研究建立應急監測與指揮中心各節點互聯互通的遠程通信傳輸系統，實現應急測繪現場與遠程指揮中心的視頻、語音通信，并實現海量影像數據和實時視頻影像的遠程傳輸，第一時間向后方指揮中心提供實時的現場情況和應急測繪成果(如圖4所示)。

5. 應急指揮決策系統軟件

研究數字高程模型和遙感影像的航空攝影自動

分區、航線精確設計與應急三維地理信息系統的集成技術，采用SOA架構，基于組件化的三維可視化平臺研發應急指揮決策系統軟件，系統集應急任務規劃、飛行監控、應急數據實時回傳及處理、視頻監控、GIS分析、三維可視化等功能[9-10]為一體，實現應急測繪任務的指揮調度、精確設計和應急數據的融合、分析與服務，為應急指揮和決策提供強有力的系統支撐。

6. 應急測繪保障系統集成

以移動車載平臺為基礎，完成應急三維地理信息數據庫、應急數據獲取系統、應急數據處理系統、應急數據遠程傳輸系統、應急指揮決策系統軟件等分系統軟硬件的高效集成，實現設備的精簡化、系統的集成化、使用的簡易化，建立一套集應急測繪任務規劃、數據獲取、數據處理、數據傳輸等功能于一體的，具備全流程作業能力的應急測繪保障系統[11](如圖5所示)。

圖5 移動應急測繪保障系統集成構建

三、系統應用分析

本文研究建立的應急測繪保障系統已在“山西省突發地質災害遙感監測指揮系統”項目建設中得到應用，并發揮出了積極重要的作用，為全面完成山西省重點地質災害區域(2500 km2)的遙感監測任務提供了系統支撐。該系統在應急數據獲取方面2 h即可完成20 km2的5～20 cm分辨率遙感影像獲取，在應急數據處理方面使遙感影像成圖時間由原來的24 h縮短至3 h以內；在應急數據遠程傳輸方面具有較高的傳輸效率，實際工作中的傳輸時間測試結果見表1和表2；在應急指揮決策系統軟件方面實現了對多源異構海量信息的一體化管理和三維可視化分析能力，如圖6和圖7所示；系統基于傾斜攝影技術構建的災害區域高精度實景三維模型相比于傳統DEM疊加影像的方式具有更豐富的紋理細節，取得了更真實的三維可視化效果，如圖8所示。

表1 不同數量原始航片傳輸時間統計 min

表2 不同面積正射影像傳輸時間統計 min

圖6 應急地理信息數據庫管理及服務發布系統

四、結束語

本文對應急測繪保障的關鍵技術進行了研究，建立了一套空天地一體化、全流程、協同的應急測繪保障系統，并在山西省突發地質災害應急工作中得到了實際應用。結果表明該系統具有較強的應急測繪保障能力，對提升本省重大自然災害和突發公共事件的應急響應和服務能力具有重要意義和作用；同時，該系統可進一步在災害監測與應急指揮、生態環境監測、土地利用監測、礦產開發監測、重點工程建設等領域進行推廣應用，為本省轉型跨越發展提供了堅實的應急測繪保障服務。

圖7 系統三維可視化分析功能模塊

圖8 災害區域三維地形、地貌仿真

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Research and Application of Emergency Surveying and Mapping Support System ——Taking Shanxi Province as an Example

YU Song，YANG Aimin，CHEN Feng

2016-06-13

山西省突發地質災害遙感監測指揮系統(成2013-6)

于 頌(1974—)，男，漢族，碩士，高級工程師，主要從事遙感與地理信息系統方面的工作。E-mail：yusong8@sina.com

于頌，楊愛民，陳峰.應急測繪保障系統的研究與應用——以山西省為例[J].測繪通報，2016(11)：118-121.

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0380.

P208

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0494-0911(2016)11-0118-04