无人机航空遥感系统在灾害应急救援中的应用

2020-03-02

技术与市场 2020年3期

(河南省地震局，河南郑州 450016)

0 引言

自然灾害的发生通常让人始料未及，所以发生灾害后迅速展开应急救援极为重要。及时快捷的灾情信息有助于第一时间将救援策略制定出来，促进救援效率与质量的提高。当前，因为外界环境、使用成本和时空分辨率等因素的原因，使载人航空遥感和卫星遥感获取灾害信息的效果造成了极大的影响，进而阻碍了灾害应急救援。而由于无人机航空遥感系统具有诸多优势，如成本低廉、具有很高的影像分辨率和较强的实时性、能够灵活操作等，因而在高危地区能够很好地发挥作用。

1 无人机航空遥感系统的概述

无人机遥感系统包括诸多内容，如飞行控制系统、无线通讯系统、应用分析系统、数据处理系统、地面控制系统、任务传感器、稳定云台、无人驾驶飞行器等均包括其中。其主要利用相应的系统来更好的控制与使用无人机[1]。

无人机航空遥感系统主要通过控制无人机来检测和救援相应的灾害。主要是借助舵机、无线通讯单元、GPS系统、发动机、自动反馈定云台等多个部分来灵活控制无人机。飞行控制系统主要分为两部分，即地面监控与机载控制单元，前者主要是借助地面控制站来有效监控和管理无人机的飞行状态和任务状态；而后者则是借助模块设计来固话管理无人机的飞行器内部。检测无人飞机的另一个重要步骤就是稳定云台，其主要是监控飞行器的翻转角、航向等方面，并借助对三轴自反馈控制平台的利用来传递相应的任务，进而让和地面的平衡飞行得到保障。

地面控制系统的管理主要利用无线通信系统，以对无人机的飞行轨迹展开设置和研究，将无人机的相关信息和参数获得，借以让监视无人机的效果顺利达到，并结合无人机的参数展开实时调度，使无人机的工作效率得到保证。

2 无人机航空遥感系统在地震灾害中的应用—以5·12汶川大地震应急救援为例

突发性是地震灾害的一个显著特点，且地震灾害也具有很强的破坏性。因此在发生地震灾害时，相应的信息数据时效性就非常重要。一旦发生地震灾害需第一时间掌握相关情报，并立即展开调查，将损失降至最低，并对相应的救援措施予以制定。但就目前的实际情况，当地震灾害发生时，通讯、交通等均会遭到不同程度的破坏，由此很难第一时间获取震区信息。无人机航空遥感系统则能够有效、快速地获取灾区信息，借助相应的传感器来调查震区状况，如此便能够有效地解决震区的状况、信息以及相应的损失。同时提供依据给救援工作的有效开展，也能够确定震区的位置、范围、强度、建筑物以及基础设施的破坏程度，从而促进了救援的效果与质量的显著提高。

四川汶川县在2008年5月12日发生了8级地震，此后震区发生了很多次余震，并引发泥石流、滑坡、堰塞湖、崩塌等诸多地质灾害，对当地的国道、省道以及乡村道路造成了极大的破坏，阻碍了救灾工作的顺利开展。受天气原因影响，载人航空遥感系统和卫星遥感系统均无法在第一时间对灾区的实时地面影像给采集到。在地震发生后，各种不同型号的无人机航空遥感系统第一时间进入到灾区，广泛应用于多个方面，包括堰塞湖和滑坡动态监测、灾情调查、房屋与道路损害情况评估、灾区恢复重建、救灾效果评价等，效果非常好，其作用是其他手段所不能代替的[2]。在第一次用于大规模应急救灾中，无人机航空遥感系统取得的成功就让人大呼意外。地震发生两天之后，民政部国家减灾中心和桂林航龙公司、北京师范大学一同将两架“千里眼”无人机航空遥感系统带到了灾区。2008年5月15日上午，便借助此无人机航空遥感系统拍摄了北川县震后航空影像。这次拍摄，借助运用低空云下飞行方式，影像分辨为0.1～0.2 m。拍摄影像后第一时间向现场指挥部传输，并借助BGAN卫星通信系统发给民政部，进而确保救灾决策有据可循。同时，也第一时间将传回的影像发在国家减灾网以及民政部网站，大部分网站进行了转载，以此使公众更加充分了解北川灾区。接着再接着这一系统对堰塞湖的航空遥感影像予以了拍摄，提供了重要帮助给堰塞湖抢险和监测。

3 我国无人机救援技术的应用现状

在自然灾害的紧急救援方面，无人机主要在实时监控和灾后的搜索救援活动中应用。现阶段，中小型机为我国无人机的主要机型，且飞行距离以短近程为主，通常突发性的紧急救援活动较为适用[3]。如今，在国内外的灾后紧急救援中均可见无人机的影子，其发展速度非常快。灾害发生后对大量信息与物流的传输需求量较大，通过进一步研究国内外无人机技术发展，无人机的救援功能势必会越来越丰富，且无人机更多丰富实用的功能也将被开发出来，综合能力显著提高，可让无人机对灾后数字地图的绘制成功实现，同时能够直接对灾区进行物资补给和指挥调度[4]。同时，无人机的飞行平台与飞行方式也将得到显著改善，飞行方式日趋多样化，可工作的平台更广，而不断增强的综合国力与经济水平，相应的也会增加无人机的数量，使之被广泛应用于不同地区、救援队、医疗团队中等[5]。此外，在无人机的控制方面也取得了显著成果，可将无人机的调控效率有效提高。当发生紧急情况后，近程—远程、基层—总部均能够直接控制，在短时间内升空执行任务[6]。在进行灾区救援时，可共享信息，及时有效地开展救援工作。为了让无人机工作更有组织、更有计划，就应该建立健全相关制度，确保操作人员的专业技术水平。应进一步研究与完善无人机救援工作的理论，专业培训无人机操作人员，划分无人机的飞行空域。同时，对相关法律法规的制定、出台和执行引起高度重视，让无人机工作的有序性和有效性得到充分保证，尽最大努力将发生无人机的失控和坠机等事故的几率降低[7]。