摘 要:測繪應急是針對突發(fā)災害而設的快速監(jiān)測與服務體系,它能在第一時間快速獲取、處理災區(qū)現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息,并隨時監(jiān)測災害的動態(tài)變化,進行評估,提供服務。在其運行機制中,無線數(shù)據(jù)通信起著關鍵性的作用。
關鍵詞:數(shù)據(jù)傳輸;無線通信;衛(wèi)星
1 引言
十余年來,應急測繪技術以其能快速、準確得獲取和處理災區(qū)實時數(shù)據(jù),將災區(qū)第一手資料迅速的提供給抗災應急指揮部和社會媒體,同時也將分析結果和原有的基礎測繪數(shù)據(jù)輸送給災區(qū)進行數(shù)據(jù)支持,在救災中發(fā)揮了突出的先鋒作用,引起了廣泛關注。測繪應急系統(tǒng)涵蓋高、中、低空的數(shù)據(jù)獲取平臺,海量地形地貌數(shù)據(jù)需要在極短時間內(nèi)在災區(qū)現(xiàn)場與后方指揮中心進行傳輸交換,數(shù)據(jù)傳輸尤為關鍵。
2 測繪應急系統(tǒng)的組成
構建測繪應急保障系統(tǒng)的關鍵是如何快速、實時得獲取災區(qū)的空間數(shù)據(jù),為救災指揮中心或公眾提供基礎測繪信息服務。以下是測繪應急系統(tǒng)的基本工作流程:災害發(fā)生后,成立應急指揮中心,調(diào)用應急地理數(shù)據(jù)庫(包括原有的地形圖和最新的航空遙感數(shù)據(jù)等),派遣作業(yè)隊深入災區(qū)采集數(shù)據(jù),基礎數(shù)據(jù)為從后方攜帶至災區(qū)的或由指揮中心發(fā)送來現(xiàn)場打印的地圖的和最近時間遙感圖像融合后的最新災區(qū)圖紙,數(shù)據(jù)采集的方式主要有無人機航拍、車載地面采集、單兵采集等。以多種格式采集的數(shù)據(jù)需迅速傳輸至現(xiàn)場指揮部或后方應急指揮中心,以進入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得到權威專家的解譯和分析,并將成果輸出服務救災或進行媒體發(fā)布。
該系統(tǒng)可劃分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),硬件主要由遙感平臺、傳感器、電源、通信器材、輸出設備等組成。軟件系統(tǒng)主要包括無人機飛控軟件、數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)處理軟件等。其中遙感平臺含地面遙感車、無人機、單兵等,傳感器主要有高分辨率相機、GPS/IMU、攝像儀、全站儀等。輸出設備主要有繪圖儀、打印機等。這些設備必須以一定形式接入網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)分享。數(shù)據(jù)傳輸硬件及軟件組成了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),主要形式為無線通信。
3 測繪應急系統(tǒng)中的無線通信
應急指揮部應首先恢復網(wǎng)絡,建立與后方指揮中心的聯(lián)系。應盡可能的利用原有通信手段,若有線網(wǎng)絡和設施等已損壞,也不在移動網(wǎng)絡覆蓋區(qū),則無法與有線公網(wǎng)和移動網(wǎng)絡建立連接,只能在快速搶救公網(wǎng)的同時,選用衛(wèi)星通信或其他無線網(wǎng)絡形式將采集數(shù)據(jù)回傳。但衛(wèi)星通信成本高,適應于遠距離數(shù)據(jù)傳輸。若災區(qū)距離救災指揮總中心距離較近,可考慮臨時搭建通信中繼站。
現(xiàn)場通信網(wǎng)絡應滿足遙感采集車、無人機、單兵采集、現(xiàn)場指揮部與應急指揮中心的快速通信,基于流動特點災區(qū)現(xiàn)場的通信方式主要采用專業(yè)無線通信網(wǎng)絡,如MiWAVE。構建暢通的災區(qū)無線通信網(wǎng)需要建架設多個基站,以滿足覆蓋一定范圍的測區(qū)與指揮部的需要。多基站形成通信網(wǎng),當數(shù)據(jù)采集車或單兵從一個基站轉移到其他基站覆蓋范圍時,可自動切換下一個基站的網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)回傳。專業(yè)無線通信方式覆蓋范圍廣,架設簡單,基站通過衛(wèi)星接入、微波中繼、地面固網(wǎng)接入等多種接入方式與IP骨干網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相連。其通訊速度快,質量高,成本相對較低,是應急保障的主要數(shù)據(jù)傳輸手段。
無人機航拍系統(tǒng)可以滿足遙感數(shù)據(jù)采集車或單兵無法到達的盲區(qū)的測繪。還可作無線通信的中繼站,主要由小型無人機飛行平臺,高分辨率相機、GPS和其他等傳感器,以及飛控系統(tǒng)等組成。飛控系統(tǒng)是工作的核心,包括地面控制中心,機上導航、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等。地面控制中心可選取測區(qū)中部地面高點或遙感車,它負責規(guī)劃飛行任務,實時飛行監(jiān)控,上傳控制指令,將無人機數(shù)據(jù)通信設備下傳的數(shù)據(jù)進行分析處理或傳至應急指揮部進行處理。無人機飛行平臺主要有小型無人機、機上動力系統(tǒng)、無線信號接收器和發(fā)射器等組成。機上帶有機載飛控設備,機載飛控軟件、以及傳輸監(jiān)控系統(tǒng)等。機上傳感器具有通用的數(shù)據(jù)接口,可將實時采集的數(shù)據(jù)通過機上通信器傳送給地面控制中心。目前,我國的無人機航拍技術已經(jīng)成熟。
衛(wèi)星、MIVAVE、機控傳輸系統(tǒng)等構成了災區(qū)現(xiàn)場應急指揮部通信的主體。MIVAVE在小區(qū)域范圍內(nèi)組成了通信方便的局域網(wǎng),單兵、無人機、遙感車等采集平臺獲得的數(shù)據(jù)可通過它傳輸至災區(qū)指揮部,再通過中繼衛(wèi)星、通訊中繼站或修復好的公網(wǎng)與后方指揮中心進行通信。這是數(shù)據(jù)通信的主要方式。為保證在一條通信線路斷開下仍能保持通信暢通,指揮部與后方指揮中心可隨時啟用衛(wèi)星通信,收錄采集數(shù)據(jù)和傳輸指揮信息。
4 結論
測繪應急系統(tǒng)的關鍵是依據(jù)現(xiàn)有資料將海量的災區(qū)現(xiàn)場圖片、視頻及其他數(shù)據(jù)形式快速、動態(tài)的傳遞給救災指揮中心,通過分析,做出判斷,傳送回指揮部現(xiàn)場。因此,數(shù)據(jù)通信是應急系統(tǒng)的關鍵,考慮到災區(qū)的有線網(wǎng)或移動網(wǎng)絡已被破壞,構件專業(yè)無線網(wǎng)絡是好的解決方法,MiWAVE寬帶無線技術已有了成功的應用案例。它可以以簡單、小型的形式構建聯(lián)系網(wǎng)絡,將災區(qū)現(xiàn)場、現(xiàn)場指揮部、后方抗災指揮中心連接起來,及時恢復圖片、視頻、語音等數(shù)據(jù)信息的快速傳輸。
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