依托无人机航空摄影测量技术实现“精准应急”

□ 浙江省第二测绘院 邓廷起 陈骏明 徐勋江

8月10日1时45分，台风“利奇马”在浙江省温岭市城南镇沿海登陆，登陆时中心附近最大风力有16级（52m/s），是2019年以来登陆中国的最强台风以及1949年以来登陆浙江第三强的台风。据中华人民共和国应急管理部统计，截至2019年8月14日10时，“利奇马”共造成中国1402.4万人受灾，57人死亡，14人失踪，直接经济损失537.2亿元人民币。

在此次台风登陆前，浙江省第二测绘院认真贯彻落实浙江省自然资源厅对防御“利奇马”的工作部署，制定了由单位主要负责人带班值守的24小时在岗值班表，全体应急测绘队伍进入紧急待命状态，及时准备好各类应急设备。8月10日中午，应急测绘指挥中心接到消息，永嘉县岩坦镇山早村发生重大地质灾害。接到应急指令后，应急测绘队伍在单位负责人的带领下火速前往事发地点展开应急行动。当日通过直升机、多旋翼等无人机设备获取了正射影像、激光雷达点云、倾斜摄影、视频等多类数据，并利用4G、卫星等传输设备将数据及时回传给内业处理人员，以最快速度完成了数据处理任务并送交至相关救援部门。在接下来的两天，应急测绘队伍又兵分两路，分别赶往受灾较为严重的临海、临安等地展开应急测绘保障工作，获取了大量受灾地区影像数据，为应急救援工作提供了有力的技术支撑。

▲ 永嘉县山早村应急现场——无人直升机采集三维点云数据

浙江省第二测绘院作为浙江省应急测绘的重要力量，自2010年成立应急测绘分院以来，先后参与了“菲特”台风应急、丽水里东村救援、丽水苏村救援等数次应急救援任务，为浙江省政府、各救援单位提供了精准有效的受灾区域地理信息数据，强有力地保障了高效的现场救援及有规划的灾后重建工作。

一、无人机摄影测量优势与作用

（一）无人机的快速反应能力

无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。 与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对环境要求低、环境适应能力较强等优点。近年来，无人机技术取得了突飞猛进的发展，特别是以大疆等为代表的中国企业牢牢掌握了世界先进的无人机核心技术。无人机的可靠性、安全性以及易操作性有了长足的进步。

▲ 临海市洪涝受灾区应急现场——应急人员调试应急无人机设备

浙江省在梅雨、台风季时，往往洪涝、泥石流、山体滑坡等灾害频发，由于天气恶劣，卫星遥感、有人飞机经常因云层遮挡而获取不到影像。与此同时，因为传统卫星遥感重访周期过长、云雾等恶劣气象影响有人机安全飞行等问题，常常导致应急不及时。应对自然灾害的条件下，无人机可充分发挥其环境适应能力强、起降条件要求低、系统展开时间短等优势，快速部署至受灾区域即时展开作业任务。同时，无人机类别齐全、载荷丰富，可根据现场环境灵活选择合适机型、合适载荷执行应急作业任务。此次在“利奇马”台风应急时，永嘉山早村受灾面积相对不大，但灾害破坏程度高、现场地形复杂、起降条件较差，不适宜固定翼无人机飞行作业，所以采用直升机搭载激光雷达获取精确点云数据；临海古城受灾现场属于洪水漫灌情形，受灾面积大，旋翼无人机受限于航时短速度慢，只适用于采集部分重点区域影像数据或视频，无法完成全域范围数据采集，所以使用垂直起降长航时固定翼无人机，搭载大画幅可量测相机完成临海受淹区域大面积高精度正射影像数据的采集。

（二）无人机摄影测量助力“精准预防”

原有地质灾害隐患点排查采用的是“包村到户、落实到人”，由村部实地走访方式进行，导致排查效率较低且容易出现人为疏漏等问题。此次台风“利奇马”造成杭州市临安区多地出现山体塌方，多处道路损毁、中断，电力通讯等设施损失严重。多数塌方点、泥石流冲毁点为非原有统计上来的地质灾害隐患点。依托航空摄影测量技术，可助力实现对地质灾害隐患点的科学精准分析。先利用现有全省等高线地形图，使用自动分析软件搜索全省坡度、高差超过一定限值的区域，联合地质等相关部门对所筛选出的区域进行土质、山体构造分析，确定较为清晰的地质灾害隐患点。然后利用无人机实施高精度航空摄影测量，对此类隐患点进行精确的地形分析判断，模拟灾害发生后果，为政府部门对隐患点实施改造、搬迁、设置地质灾害预警站点等预防措施提供精准依据。同样应对洪涝灾害，可利用已有DSM、三维影像数据对全省地势低洼地区、山区溪流汇流地区进行模拟淹没分析，根据降雨量大小对易淹没区域进行分级，为应急管理部门由上至下精确发布灾害预警信息提供数据来源。同时利用无人机获取河道、海堤、山塘等高风险区域的高精度影像数据，联合水文等部门，分析研判易发生险情点并上报至相关部门处置，通过精确数据在最大程度上做好灾害的提前预防。

（三）无人机摄影测量助力“精准救援”

哪里是受灾最严重的区域，哪里适合抢通新的道路，受灾地区到底需要多少救援装备和人员，这一系列的问题始终是挡在救援人员面前的难点，影响着救援的效率和准确性。台风“利奇马”影响杭州市临安区的次日，浙江省委领导便赶赴灾区实地指导救援，但因通往重灾区的道路中断，只能通过与通航公司刚刚抵达灾区的直升机上机组人员的通话来了解受灾情况。先不论通航直升机因空域申请等问题导致时效性较低，仅仅是机组人员的肉眼观察而缺乏有力的数据分析，是无法满足救援的实际需求的。俗话说“磨刀不误砍柴工”，应急救援的开展，可利用无人机航空摄影测量技术实时获取受灾区域的影像数据。通过制作成完整清晰的受灾影像图，哪里受灾、灾害程度、哪里有路，这些问题在影像图上一目了然，让应急指挥决策者有更加清晰直观的感受。同时相应的数据分析便于指挥人员更科学、更迅速地调配应急物资、部署救援任务。在丽水苏村应急救援时，武警工程部队就利用浙江省第二测绘院提供的无人机影像图，对比原有历史影像分析出被掩埋房屋的预测位置来实施精准救援，同时还依据影像数据分析得出的覆土量来调配相应的工程机械和人员，保证了救援工作的顺利进行。

（四）无人机摄影测量助力“精准重建”

这里所说的“重建”指灾后恢复工作。“城市建设，规划先行”，这句话同样适用于灾后重建工作。合理的重建工作离不开良好的设计规划，而好的设计规划又依托于精确的地理信息数据。小型的山体滑坡、塌方区域需要当时的地形数据作为后期修复工作的依据，大规模的重建项目更是要依托地理信息数据，寻找资源环境承载能力较强、灾害风险较小、适宜大规模聚集人口的区域。汶川地震后，国家规划部门就是结合影像数据，分析确定了龙门山山前平原和与龙门山山脉接壤的浅丘等地区为灾后重建区域。近年来得到很大提升的无人机摄影测量技术便为这些重建、修复工作提供了高精度的影像数据来源。

二、无人机摄影测量在“精准应急”中面临的问题与建议

（一）对地理信息数据作用的重视不足，应急信息滞后

应急现场及时的航空影像数据可谓是救援救灾工作的“眼睛”，相比普通的可见光视频航拍，不论是正射影像图还是三维模型数据都含有更为丰富精确的地理信息数据。专业的数据分析为应急救援提供更为科学合理的指导依据。但是相关救援部门尚未意识到精确的地理信息数据可以对救援起到的分析与引导作用，仍然局限于以往的“摸黑”救援，这制约了救援工作的效率，加大了救援的成本，同时也导致应急测绘部门获取应急信息滞后，无法及时开展应急测绘工作。此外，各部门信息沟通不够畅通，无法实现有效的数据共享。在原先的应急情况下，应急测绘队伍获取的无人机摄影测量数据是主动逐一提交给有关应急救援单位，没有明确的数据接收和分发部门，缺乏数据共享机制，有效数据无法及时提供到每一支需要信息的救援队伍，导致数据时效性和价值性降低。机构改革后，应当建立健全部门间应急联络机制，构建数据共享平台，提高应急测绘的工作效率和成效。

（二）数据分析仍不够全面，缺乏丰富的救援参考信息

之前应急，送到指挥决策者手中的往往是单一的航空影像正射图或视频资料，只做了简单的地名等信息标注。虽然影像图可以给决策者比较直观的感受，但是缺乏以数据分析为依据的有效的救援建议及参考信息，例如洪水淹没分析、次生灾害易发区域分析、应急救援物资堆放区域建议、临时安置点分布建议等。通过开发相应的数据自动分析功能、结合现场救援人员实地判断所形成的一整套救援意见，完全可以提供给指挥决策层更为有价值的、丰富的参考信息，助力更快、更高效、更精准的救援行动。

（三）缺乏高效的空域协调机制

台风“利奇马”过后，应急测绘队伍前往临安市岛石镇参与应急救援任务。因获取消息滞后，现场已有通航直升机参与救援，导致无人机飞行需要与通航公司协调空域。由于缺乏有效的空域协调机制，虽然有人机和无人机不处于同一飞行高度，但为保证有人飞机的安全，无人机迟迟没有起飞，导致指挥决策机构无法及时获取地理信息数据，来协助部署应急救援任务。随着航空救援力量的逐步扩大，应急管理部门可成立相应的空域协调指挥机构，保障今后应急工作中各方面航空救援力量同步、有序、高效地开展救援工作，助力“精准应急”。