SuperMap與UAVRS在山地災害應急監測與救援處置中的應用＊

袁宏

SuperMap與UAVRS在山地災害應急監測與救援處置中的應用＊

袁宏

（四川川核地質工程有限公司，四川 成都 610052）

針對山地災害的應急監測與救援處置，設計構建了一套SuperMap與UAVRS結合的應用系統。系統采用SuperMap GIS網絡地圖實現災害現場環境的二維、三維可視化分析，利用無人機進行災情的快速采集和真三維建模，結合三維模擬進行災情分析預測，可為山地災害的搶險救災提供現場一手資料與輔助決策，服務于山地災害應急管理。

山地災害；SuperMap；UAVRS；應急救援

山地災害是發生于山地的災害[1]。山地災害點多面廣，具有明顯的多發性、無序的突發性和強烈的破壞性，往往造成局地毀滅性災害和大量人員傷亡[2]。中國西南地區滑坡等山地災害發生頻繁[3]。災害發生后，快速掌握災情時空信息并作出緊急應對，是減少災情損失的關鍵[4]。

20世紀80年代以來，無人機技術的快速發展為低空遙感技術提供了全新的發展平臺，無人機遙感（UAVRS）成為自然災害應急救援的急先鋒[5]。無人機以靈活機動、成本低、風險小等獨特優勢，通過搭載光學、激光雷達或多（高）光譜傳感器可快速獲取現實性強、高分辨率的遙感影像數據，有效彌補了衛星和載人航空遙感的不足，可為指揮救援組織及時提供真實可靠的圖件和數據，在災害應急、災情評估等諸多領域得到廣泛應用[6-8]。另外，地理信息系統（GIS）技術把地理位置和相關屬性有機結合起來，可根據實際需要準確真實、圖文并茂地輸出給用戶，并借助空間分析功能進行各種輔助決策，現已廣泛應用于土地管理、環境保護、交通運輸和旅游導航等方面[9-10]。三維化是當前GIS技術發展的一個重要趨勢。結合SuperMap、UAVRS設計與開發了一個山地災害三維可視化分析與UAVRS應急決策支持系統，服務于山地災害應急處置工作。

1 系統建設需求

系統服務于山地災害的應急救援與處置，基于山地災害突發的特點，結合山區地形復雜、交通不便等應用條件，系統主要建設需求如下：①快速獲得災害發生地位置、地形、交通等信息，便于向搶險救災領導部門及時匯報并啟動應急預案；②第一時間掌握真實的災情時空信息，為災情分析與救援力量部署提供準確的數據支持，最大限度減少人員傷亡與財產損失；③采用科學方法進行災情預測，為救援與后續處置提供科學指導，防范二次災害，降低安全風險。

2 技術分析與系統設計

2.1 技術分析

本系統建設技術核心為GIS和UAVRS技術。對于GIS技術，據賽迪網與中國市場情報中心聯合發布的《2015年中國GIS軟件市場研究報告》，2015年中國GIS市場主要被Esri、超圖軟件、中地數碼和武大吉奧四大廠商占據。其中，超圖軟件占據了31.6%的國內市場份額，位列第一。SuperMap GIS即北京超圖軟件股份有限公司開發的，具有完全自主知識產權的大型地理信息系統軟件平臺。目前SuperMap GIS已經成為產品門類齊全、功能強大、覆蓋行業范圍廣泛、滿足各類信息系統建設的GIS軟件品牌，并深入到國內各個GIS行業應用，擁有大批的二次開發商。

另外，UAVRS具有成本低、起降靈活、安全、云下飛行、圖像分辨率高等優點，特別適合山地環境遙感圖像獲取[3]。近年來無人機遙感在山地災害的調查、監測與評估中逐漸得到應用，特別是在一些突發災害事件的應急響應中。無人機遙感不僅可輸出正射影像、地形圖，還可以結合傾斜攝影技術快速構建三維模型，且模型更加真實、直觀、符合實際。SuperMap原生支持傾斜攝影OSGB數據格式，同時提供了虛擬動態單體化技術，輕松實現模型單體化表達與進一步的GIS應用，可為傾斜攝影建模數據的應用提供全方位的支持。本系統利用SuperMap完成無人機遙感影像和三維模型的功能開發。

2.2 功能與結構設計

系統綜合運用GIS技術、網絡技術、數據庫技術等技術，將基礎地理地形、災情、救援信息等數據全面系統地匯總，實現空間數據與非空間業務數據的有機關聯，方便使用者直觀地查詢、定位災害發生地，快速掌握災情時空信息，協助災害救援處置指揮人員完成諸如災情數據管理、統計分析、會商決策、三維模擬、專題展示、救援隊伍管理等一系列山地災害應急管理工作。

系統整體結構和功能如圖1所示。

圖1 系統功能與結構示意圖

系統采用Window Form應用程序方式、C#程序開發語言進行設計與開發。系統數據庫包括本地數據庫和云數據庫兩部分。本地數據庫即災情信息、無人機航測影像與傾斜攝影三維模型、救援隊伍等針對災害點的相關數據。云數據庫即SuperMap提供的豐富的在線數據，包括二維地圖、三維地形、氣候等數據，通過在線數據可以快速定位災害點并初步了解災害點時空、交通、人文等信息。SuperMap在線數據往往體現了災害點發生災害前的情況。系統通過無人機快速獲取災害發生后的影像與模型數據，可以直觀對比分析災情并輔助決策。

3 系統主要功能

3.1 災害點快速定位

系統主界面如圖2所示，可通過輸入地名、經緯度快速定位災害點，然后通過SuperMap在線地圖、百度地圖、天地圖、BingMap等地圖數據直觀了解災害點環境情況。

3.2 災害檔案管理

實現山地災害事件、災損統計等信息（時間、地點、類型、規模、人員傷亡情況、財物損失情況、地質狀況、地形狀況、誘發原因……）的檔案管理，提供數據錄入與輸出、查詢、統計分析，根據定義日期段以及相關條件，生成山地災害事件統計表、災害損失統計報表，根據指定條件生成數據分析柱狀圖、餅狀圖、趨勢圖等。

圖2 系統主界面

3.3 救援管理

對災害救援力量投入情況進行管理，包括單位名稱、負責人、聯系人、聯系電話、來源地、人員情況、攜帶裝備情況、審核情況等，全面登記管理以合理調配高效救援，還可接入GPS 數據對救援隊伍進行實時跟蹤。

3.4 三維分析

系統通過對無人機傾斜攝影數據（OSGB格式）進行處理生成災害點三維模型，真實還原災害發生后的實際環境情況，并利用SuperMap三維GIS引擎，完成測距測面、專題圖表達、淹沒分析、坡度分析等三維GIS功能，可為災害處置救援及預防二次災害發揮重要作用。

3.5 輔助決策支持

系統采用動態標繪方式為使用者提供一個災情分析、指揮救援的輔助信息平臺。使用者可在地圖上進行作業標繪、救援路線標繪、災情空間分析、受災區域長度和面積快速準確測量，還可對標繪內容進行導出圖片打印。各種標號均采用標準的行業標號庫。

4 結論

本系統針對山地災害的應急救援與處置，綜合運用SuperMap GIS及在線數據、UAVRS技術、即時航測數據，可快速了解災害點發生災害前的信息，也可快速掌握災害發生后的真實情況，可實現快速科學的災情二維、三維空間可視化分析與輔助決策支持，系統可為減少災害損失和人員傷亡發揮積極作用。

［1］柴宗新.山地災害概念之我見［J］.山地學報，1999（1）：92-95.

［2］李忠萬.對新時期防御山地災害工作的幾點思考［J］.中國防汛抗旱，2007（5）：45-46.

［3］林家元，汪陽春，陶和平，等.無人機遙感技術及其在山地災害調查中的應用［C］//中國防災減災與經濟社會發展論壇，2010.

［4］胡曉榮，趙萍，畢雪梅.基于SuperMap GIS的江蘇省地震災情應急采集系統構建研究［J］.測繪與空間地理信息，2013（Suppl 1）：215-217.

［5］王曉剛，高飛云，楊磊，等.無人機遙感技術在自然災害應急中的應用及前景［J］.四川地質學報，2019，39（1）：158-163.

［6］雷添杰，李長春，何孝瑩.無人機航空遙感系統在災害應急救援中的應用［J］.自然災害學報，2011，20（1）：178-183.

［7］王國洲.無人機航攝系統在貴州地質災害應急中的應用［J］.地理空間信息，2010，8（5）：1-3.

［8］韓文權，任幼蓉，趙少華.無人機遙感在應對地質災害中的主要應用［J］.地理空間信息，2011，9（5）：6-8，163.

［9］楊秋霞.基于組件式GIS——SuperMap Objects的地理信息系統二次開發［J］.哈爾濱師范大學自然科學學報，2005（6）：95-97.

［10］吳創奇.基于SuperMap的二三維一體化的WebGIS系統開發［J］.科技創新導報，2011（21）：24-25.

X43

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.047

2095－6835（2019）16－0110－02

、聯系電話、來源地、人員情況、攜帶裝備情況、審核情況等，全面登記管理以合理調配高效救援，還可接入GPS數據對救援隊伍進行實時跟蹤。

袁宏（1986—），男，重慶開州人，本科，工程師，主要從事資源環境評價與信息處理、地理信息系統、計算機應用技術方面研究。

四川省科學技術廳科技項目（編號：2018JY0063）

〔編輯：嚴麗琴〕