淺析無人機遙感系統在應急測繪中的應用

項陽

摘 要：近年來自然災害頻發，應急測繪作為獲取災區第一手資料的重要手段，其重要性不言而喻，傳統測繪作業效率低下、數據獲取速度慢，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在最短時間內，最大限度深入到災區進行航拍，快速獲取災區大量現勢遙感影像，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獲取與處理應急測繪數據過程的研究，結合無人機遙感在地質災害、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勢。

關鍵詞：無人機遙感技術;應急測繪;地理信息

引言

近年來，各類自然災害事故頻發：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。但采用傳統測繪方式獲取應急地理信息數據周期長，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手段，以無人機為平臺的遙感監測技術，能夠快速、靈活的深入災區，彌補了衛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提供了一種新的解決方案。

1 無人機遙感系統概述

無人機遙感系統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的能夠獲取遙感數據的無人遙感與攝影測量系統[1]。該系統主要由：無人機飛行與控制系統、有效任務載荷和地面保障系統組成[2]。其中，無人機飛行與控制系統包括飛行器平臺、飛控系統、推進系統、數傳系統（機載部分）、起降系統（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;地面保障系統包括起降系統和數傳系統的地面部分、地面監控系統、其他輔助設備以及相關后勤人員等。

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]是應對突發事件的基礎工作，其主要任務包括“天-空-地”多源數據獲取、傳輸、處理、災情信息提取、災區專題圖制作、應急測繪信息產品分發與服務等基本內容[4]。應急測繪的主要特點主要有：

（1）任務的突發性

由于應急災害事件的突發性，應急測繪任務也具有突發性，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調機制，加強各部門之間數據共享與資源協調，保證應急工作的順利進行。

（3）成果要求多樣

根據應急情況的具體需求，除傳統DEM、DLG、DOM產品外，還包括專題地圖、三維模型、點云數據等。

2.2應急測繪存在的主要問題

目前，為達到應急測繪要求，相關部門通常通過增加人員數量、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

高效的數據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，在數據采集過程中，設備操作步驟繁雜、效率低下，導致數據采集速度慢，效率低，無法滿足應急測繪對時效性的要求。

（2）缺乏實時數據采集與處理能力

應急測繪的核心要求是響應速度，要求較短時間內，獲取受災區域高質量地理信息數據為決策分析提供數據支撐，而現階段在測繪數據采集完成后，需要較長時間的數據處理過程，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、適應惡劣作業環境、快速獲取目標區域數據并能生成所需地理信息產品的成套技術來服務于應急測繪，而無人機遙感系統以其特有的優勢，能夠滿足應急測繪的要求。

2.3 無人機遙感技術在應急測繪中的應用

2.3.1 在地質災害中的應用

當發生地質災害時，災害現場的第一手數據對后續應急工作的開展極為重要。無人機遙感系統能夠快速起降，迅速獲取現場的正射影像、地面高程模型以及熱紅外等數據，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[6][7]。

無人機能夠快速進入災區，完成災區情況的測繪工作，幫助救援人員快速掌握災區最新情況。無人機遙感系統生產的高清正射影像和DEM數據，與發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域大小、周圍設施、房屋等情況，及時確定潛在危險區域，為救災提供精準的數據支撐。

2.3.2 在森林防火中應用

當發生森林火災時，搭載熱紅外相機的無人機遙感系統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域進行全天候巡視，實現自動報警、實時回傳異常區域數據情況，可有效彌補地面監控系統盲點。該系統成本低廉、維護方便，具有獨特的優勢。

2.3.3在地震災區中應用

發生地震后，災區道路受損情況直接關系到后續救援速度。利用無人機平臺高效的作業效率，無人機遙感系統能夠在災害發生后，第一時間獲取震后災區的DOM數據，并結合震前數據綜合分析，對災區道路受損情況進行快速評估，同時結合DEM數據，提取地形因子數據，計算道路損毀區域的土方量，建立災后三維數據模型，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。

3 結語

本文通過討論無人機遙感系統在應急測繪中的應用流程，分析了無人機遙感的優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在應急測繪中的優勢。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能夠快速、靈活的獲取災區遙感數據，提供豐富的數據產品多方位滿足應急救援的數據需求，并能在現場快速處理，生成災區現場地理信息數據，能夠顯著提升災害現場監測與評估效率，為災后應急部門現場指揮、提高資源調度效率提供支撐，為打造災情“天-空-地”一體化的數據獲取能力提供技術保障，能夠保證應急測繪工作的高效開展。

參考文獻：

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[2]晏磊，廖小罕，周成虎，樊邦奎，龔健雅.中國無人機遙感技術突破與產業發展綜述[J] .2019（04） 21-4

[3]徐洪根，錢玉國.淺談無人飛機航攝系統在應急測繪中的應用[J].江西測繪.2012（1）：14-17

[4] 趙勇，劉萬增，李然，朱秀麗，翟曦.新時代應急測繪保障技術體系框架設計[J].武漢大學學報（信息科學版），2020，45（08）：1312-1318.

[5]曹振宇. 自然災害應急測繪信息服務機制與方法[D].武漢.武漢大學，2014

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[7]李超.四旋翼無人機在云南應急測繪保障中的應用[J].地礦測繪，2015，31（3）：31-33.

[8] 湯建國，胡傳文，王玲等.省級應急測繪保障服務體系研究[J].測繪通報，2014（ 7） ： 94-96.

（江門市國土測繪大隊，廣東 江門 529000）