SuperMap與UAVRS在山地災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)與救援處置中的應(yīng)用＊

袁宏

SuperMap與UAVRS在山地災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)與救援處置中的應(yīng)用＊

袁宏

（四川川核地質(zhì)工程有限公司，四川 成都 610052）

針對(duì)山地災(zāi)害的應(yīng)急監(jiān)測(cè)與救援處置，設(shè)計(jì)構(gòu)建了一套SuperMap與UAVRS結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)采用SuperMap GIS網(wǎng)絡(luò)地圖實(shí)現(xiàn)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的二維、三維可視化分析，利用無人機(jī)進(jìn)行災(zāi)情的快速采集和真三維建模，結(jié)合三維模擬進(jìn)行災(zāi)情分析預(yù)測(cè)，可為山地災(zāi)害的搶險(xiǎn)救災(zāi)提供現(xiàn)場(chǎng)一手資料與輔助決策，服務(wù)于山地災(zāi)害應(yīng)急管理。

山地災(zāi)害；SuperMap；UAVRS；應(yīng)急救援

山地災(zāi)害是發(fā)生于山地的災(zāi)害[1]。山地災(zāi)害點(diǎn)多面廣，具有明顯的多發(fā)性、無序的突發(fā)性和強(qiáng)烈的破壞性，往往造成局地毀滅性災(zāi)害和大量人員傷亡[2]。中國西南地區(qū)滑坡等山地災(zāi)害發(fā)生頻繁[3]。災(zāi)害發(fā)生后，快速掌握災(zāi)情時(shí)空信息并作出緊急應(yīng)對(duì)，是減少災(zāi)情損失的關(guān)鍵[4]。

20世紀(jì)80年代以來，無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展為低空遙感技術(shù)提供了全新的發(fā)展平臺(tái)，無人機(jī)遙感（UAVRS）成為自然災(zāi)害應(yīng)急救援的急先鋒[5]。無人機(jī)以靈活機(jī)動(dòng)、成本低、風(fēng)險(xiǎn)小等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，通過搭載光學(xué)、激光雷達(dá)或多（高）光譜傳感器可快速獲取現(xiàn)實(shí)性強(qiáng)、高分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)，有效彌補(bǔ)了衛(wèi)星和載人航空遙感的不足，可為指揮救援組織及時(shí)提供真實(shí)可靠的圖件和數(shù)據(jù)，在災(zāi)害應(yīng)急、災(zāi)情評(píng)估等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[6-8]。另外，地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)把地理位置和相關(guān)屬性有機(jī)結(jié)合起來，可根據(jù)實(shí)際需要準(zhǔn)確真實(shí)、圖文并茂地輸出給用戶，并借助空間分析功能進(jìn)行各種輔助決策，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于土地管理、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸和旅游導(dǎo)航等方面[9-10]。三維化是當(dāng)前GIS技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。結(jié)合SuperMap、UAVRS設(shè)計(jì)與開發(fā)了一個(gè)山地災(zāi)害三維可視化分析與UAVRS應(yīng)急決策支持系統(tǒng)，服務(wù)于山地災(zāi)害應(yīng)急處置工作。

1 系統(tǒng)建設(shè)需求

系統(tǒng)服務(wù)于山地災(zāi)害的應(yīng)急救援與處置，基于山地災(zāi)害突發(fā)的特點(diǎn)，結(jié)合山區(qū)地形復(fù)雜、交通不便等應(yīng)用條件，系統(tǒng)主要建設(shè)需求如下：①快速獲得災(zāi)害發(fā)生地位置、地形、交通等信息，便于向搶險(xiǎn)救災(zāi)領(lǐng)導(dǎo)部門及時(shí)匯報(bào)并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案；②第一時(shí)間掌握真實(shí)的災(zāi)情時(shí)空信息，為災(zāi)情分析與救援力量部署提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，最大限度減少人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失；③采用科學(xué)方法進(jìn)行災(zāi)情預(yù)測(cè)，為救援與后續(xù)處置提供科學(xué)指導(dǎo)，防范二次災(zāi)害，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 技術(shù)分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)分析

本系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)核心為GIS和UAVRS技術(shù)。對(duì)于GIS技術(shù)，據(jù)賽迪網(wǎng)與中國市場(chǎng)情報(bào)中心聯(lián)合發(fā)布的《2015年中國GIS軟件市場(chǎng)研究報(bào)告》，2015年中國GIS市場(chǎng)主要被Esri、超圖軟件、中地?cái)?shù)碼和武大吉奧四大廠商占據(jù)。其中，超圖軟件占據(jù)了31.6%的國內(nèi)市場(chǎng)份額，位列第一。SuperMap GIS即北京超圖軟件股份有限公司開發(fā)的，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)。目前SuperMap GIS已經(jīng)成為產(chǎn)品門類齊全、功能強(qiáng)大、覆蓋行業(yè)范圍廣泛、滿足各類信息系統(tǒng)建設(shè)的GIS軟件品牌，并深入到國內(nèi)各個(gè)GIS行業(yè)應(yīng)用，擁有大批的二次開發(fā)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(yōu)點(diǎn)，特別適合山地環(huán)境遙感圖像獲取[3]。近年來無人機(jī)遙感在山地災(zāi)害的調(diào)查、監(jiān)測(cè)與評(píng)估中逐漸得到應(yīng)用，特別是在一些突發(fā)災(zāi)害事件的應(yīng)急響應(yīng)中。無人機(jī)遙感不僅可輸出正射影像、地形圖，還可以結(jié)合傾斜攝影技術(shù)快速構(gòu)建三維模型，且模型更加真實(shí)、直觀、符合實(shí)際。SuperMap原生支持傾斜攝影OSGB數(shù)據(jù)格式，同時(shí)提供了虛擬動(dòng)態(tài)單體化技術(shù)，輕松實(shí)現(xiàn)模型單體化表達(dá)與進(jìn)一步的GIS應(yīng)用，可為傾斜攝影建模數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供全方位的支持。本系統(tǒng)利用SuperMap完成無人機(jī)遙感影像和三維模型的功能開發(fā)。

2.2 功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)綜合運(yùn)用GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等技術(shù)，將基礎(chǔ)地理地形、災(zāi)情、救援信息等數(shù)據(jù)全面系統(tǒng)地匯總，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與非空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的有機(jī)關(guān)聯(lián)，方便使用者直觀地查詢、定位災(zāi)害發(fā)生地，快速掌握災(zāi)情時(shí)空信息，協(xié)助災(zāi)害救援處置指揮人員完成諸如災(zāi)情數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)分析、會(huì)商決策、三維模擬、專題展示、救援隊(duì)伍管理等一系列山地災(zāi)害應(yīng)急管理工作。

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和功能如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)采用Window Form應(yīng)用程序方式、C#程序開發(fā)語言進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括本地?cái)?shù)據(jù)庫和云數(shù)據(jù)庫兩部分。本地?cái)?shù)據(jù)庫即災(zāi)情信息、無人機(jī)航測(cè)影像與傾斜攝影三維模型、救援隊(duì)伍等針對(duì)災(zāi)害點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)。云數(shù)據(jù)庫即SuperMap提供的豐富的在線數(shù)據(jù)，包括二維地圖、三維地形、氣候等數(shù)據(jù)，通過在線數(shù)據(jù)可以快速定位災(zāi)害點(diǎn)并初步了解災(zāi)害點(diǎn)時(shí)空、交通、人文等信息。SuperMap在線數(shù)據(jù)往往體現(xiàn)了災(zāi)害點(diǎn)發(fā)生災(zāi)害前的情況。系統(tǒng)通過無人機(jī)快速獲取災(zāi)害發(fā)生后的影像與模型數(shù)據(jù)，可以直觀對(duì)比分析災(zāi)情并輔助決策。

3 系統(tǒng)主要功能

3.1 災(zāi)害點(diǎn)快速定位

系統(tǒng)主界面如圖2所示，可通過輸入地名、經(jīng)緯度快速定位災(zāi)害點(diǎn)，然后通過SuperMap在線地圖、百度地圖、天地圖、BingMap等地圖數(shù)據(jù)直觀了解災(zāi)害點(diǎn)環(huán)境情況。

3.2 災(zāi)害檔案管理

實(shí)現(xiàn)山地災(zāi)害事件、災(zāi)損統(tǒng)計(jì)等信息（時(shí)間、地點(diǎn)、類型、規(guī)模、人員傷亡情況、財(cái)物損失情況、地質(zhì)狀況、地形狀況、誘發(fā)原因……）的檔案管理，提供數(shù)據(jù)錄入與輸出、查詢、統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)定義日期段以及相關(guān)條件，生成山地災(zāi)害事件統(tǒng)計(jì)表、災(zāi)害損失統(tǒng)計(jì)報(bào)表，根據(jù)指定條件生成數(shù)據(jù)分析柱狀圖、餅狀圖、趨勢(shì)圖等。

圖2 系統(tǒng)主界面

3.3 救援管理

對(duì)災(zāi)害救援力量投入情況進(jìn)行管理，包括單位名稱、負(fù)責(zé)人、聯(lián)系人、聯(lián)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(diào)配高效救援，還可接入GPS 數(shù)據(jù)對(duì)救援隊(duì)伍進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。

3.4 三維分析

系統(tǒng)通過對(duì)無人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)（OSGB格式）進(jìn)行處理生成災(zāi)害點(diǎn)三維模型，真實(shí)還原災(zāi)害發(fā)生后的實(shí)際環(huán)境情況，并利用SuperMap三維GIS引擎，完成測(cè)距測(cè)面、專題圖表達(dá)、淹沒分析、坡度分析等三維GIS功能，可為災(zāi)害處置救援及預(yù)防二次災(zāi)害發(fā)揮重要作用。

3.5 輔助決策支持

系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)標(biāo)繪方式為使用者提供一個(gè)災(zāi)情分析、指揮救援的輔助信息平臺(tái)。使用者可在地圖上進(jìn)行作業(yè)標(biāo)繪、救援路線標(biāo)繪、災(zāi)情空間分析、受災(zāi)區(qū)域長(zhǎng)度和面積快速準(zhǔn)確測(cè)量，還可對(duì)標(biāo)繪內(nèi)容進(jìn)行導(dǎo)出圖片打印。各種標(biāo)號(hào)均采用標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)標(biāo)號(hào)庫。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)針對(duì)山地災(zāi)害的應(yīng)急救援與處置，綜合運(yùn)用SuperMap GIS及在線數(shù)據(jù)、UAVRS技術(shù)、即時(shí)航測(cè)數(shù)據(jù)，可快速了解災(zāi)害點(diǎn)發(fā)生災(zāi)害前的信息，也可快速掌握災(zāi)害發(fā)生后的真實(shí)情況，可實(shí)現(xiàn)快速科學(xué)的災(zāi)情二維、三維空間可視化分析與輔助決策支持，系統(tǒng)可為減少災(zāi)害損失和人員傷亡發(fā)揮積極作用。

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X43

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.047

2095－6835（2019）16－0110－02

、聯(lián)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(diào)配高效救援，還可接入GPS數(shù)據(jù)對(duì)救援隊(duì)伍進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。

袁宏（1986—），男，重慶開州人，本科，工程師，主要從事資源環(huán)境評(píng)價(jià)與信息處理、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)方面研究。

四川省科學(xué)技術(shù)廳科技項(xiàng)目（編號(hào)：2018JY0063）

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕