無人機遙感在抗震救災中的應用

于婉婷

（遼寧省自然資源事務服務中心，遼寧沈陽 110032）

隨著科技發(fā)展，新型無人機裝備在重大災害中大量使用，并發(fā)揮出極大作用。通過災后航空影像，可實現(xiàn)災區(qū)遙感解譯與評估分析，通過對比分析，準確獲取城鎮(zhèn)內倒塌的房屋、損壞公路與橋梁、堰塞湖、泥石流、滑坡等災害類型，全面了解地面分布的實際情況，將初步勘查后獲取的災情上報給國家救災部門。分析航拍數(shù)據(jù)之后，通過軟件把這些航片繪制成地圖，為相關部門提供準確的依據(jù)，為救災、災后重建提供良好基礎。

一、無人機在災情監(jiān)測中的作用

從近年來氣象觀測的結果分析可以發(fā)現(xiàn)，自然災害事故發(fā)生率較高，頻繁出現(xiàn)的自然災害給人們的生命與財產(chǎn)安全產(chǎn)生嚴重威脅，影響人類社會的發(fā)展和進步。因成本、氣候條件等方面要素的影響，傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感及載人飛機能達到空間信息數(shù)據(jù)的應用需要，測繪無人機系統(tǒng)有明顯優(yōu)勢，滿足復雜地形條件、惡劣天氣環(huán)境的飛行需要，并在規(guī)定的區(qū)域范圍內執(zhí)行飛行任務，如高污染、高輻射、高風險區(qū)域依然可準確完成各項任務，不會影響任務執(zhí)行的效果。因此，研發(fā)出多用途測繪無人機系統(tǒng)可以實現(xiàn)災情的監(jiān)測與評估，對于保障人們的生命安全有著重要的價值和意義。

通過無人機飛行可以快速掌握大范圍的災情狀況，任何條件下都可以飛行，隨時做好災情的監(jiān)測，這是無人機的主要優(yōu)勢。無人機應用到抗震救災中有非常好的效果，短時間內實現(xiàn)影像拼接、糾正以及翻譯處理。低空遙感可獲取完整的影響，并具備較高的分辨率。對災害區(qū)域范圍內進行圖像的增強處理，可掌握全面性地理信息，合理分析評估災情，讓救援工作順利實施。

二、無人機快速勘察機理

測繪無人機在我國的測繪領域應用較大，且技術成熟，主要特點是小型化、穩(wěn)定性強、系統(tǒng)集成效果好、快速自動化等優(yōu)勢，已實現(xiàn)自主設計和制造。當前，無人機航空攝影測量較為常見，飛行前要根據(jù)航空攝影的規(guī)范和標準開展航線設計，并按規(guī)定航線飛行，從而獲取相關影像信息。

對比野外采集測量方式，無人機測繪成本較低，工作效率高、數(shù)據(jù)準確性高，在安全性、操作方便性上更具優(yōu)勢。在災害應急響應過程中，為快速獲取災后的道路、橋梁等基礎設施信息，可及時改進和調整，讓救援活動順利開展和落實，并掌握足夠的航空攝影信息，沿著道路飛行，在飛機進入到城鎮(zhèn)上空后，通過盤旋飛行方式掌握全部地面信息。并對無人機飛行數(shù)據(jù)展開全面分析，使航線規(guī)劃更具科學性，飛行軌跡也符合要求。

三、無人機數(shù)據(jù)處理

1.數(shù)據(jù)處理主要步驟

以生成的數(shù)字正射影像作為根本，通過應用常規(guī)遙感分類與人機交互半自動提取，對于對象搞空間分辨率遙感影像之下可直接掌握必要的災害信息提取基礎信息，如影像分割會形成影像對象，并利用計算機形成各種災害的特征信息，如光譜、紋理、空間等，實現(xiàn)建筑物識別和分析；根據(jù)目前的變化檢測技術可實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的自動化提取，通過數(shù)字攝影測量的方法可以實現(xiàn)災后立體影像特點，形成災后的立體圖像形式。

（1）定向。測量中容易發(fā)生的光學畸變差，主要是在物鏡系統(tǒng)設計、制作、裝配誤差等方面分析所導致的影像偏離，會對結果準確性產(chǎn)生影響。內定向要根據(jù)光學畸變差、CCD排列誤差等遙感器缺陷實現(xiàn)單幅影像糾正，實現(xiàn)校正處理。針對外定向，主要是在相機瞬間姿態(tài)變化分析，如相機中心位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)等。

（2）正射影像鑲嵌。在航空影像進行了內定向、外定向、正射影像糾正等后，可將其直接設置到坐標系內，并通過軟件實現(xiàn)自動拼接處理，在測區(qū)范圍內會形成一幅全區(qū)域范圍內的影像圖像。

（3）遙感地質解譯。通過航空遙感數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)地質災情數(shù)據(jù)全面分析，是無人機測繪應用的目的，所以要結合運行的需要，實現(xiàn)遙感地質解譯，以滿足無人機測繪的要求。

2.地質災害解譯

地質災害遙感和其他的遙感技術有很大的差異，并不能根據(jù)色彩、色調、紋理等方面進行解譯災害體，需要以某些災害地質學特點以及形態(tài)方面掌握災害體的各項基本信息，能了解到地震災害的具體情況。利用震中、周圍區(qū)縣災害等方面的次生災害航空影像解譯與判讀，初步確定了次生災害，主要分為崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等幾個類型。

無人機飛行相對較低，拍攝的影像文件分辨率較高，通過快速鑲嵌拼接之后形成各項影像資料信息，打印出具體圖像，也可直接通過計算機解譯與判讀，快速掌握災區(qū)實際情況，作出詳細勘察和分析。對于某些地震產(chǎn)生的嚴重滑坡、泥石流、崩塌等，需通過人員監(jiān)督、人機交互的方式獲取全部地震災害信息。

四、應用成果

無人機遙感技術應用到應急系統(tǒng)內效果較好，可實現(xiàn)震前檢測、震中分析、震后規(guī)劃等方面的應用。通過組織力量了解災后的具體情況，對震后的各個區(qū)域進行規(guī)劃與設計，為災后重建提供良好的基礎。

對地震災害影響范圍報告進行評估和分析，合理確定分析標準，明確哪些是嚴重受災地區(qū)，哪些是一般災區(qū)，為規(guī)劃方案的確定提供基礎。

在地震影響范圍內進行詳細劃分，實現(xiàn)宏觀規(guī)劃和統(tǒng)計，體現(xiàn)出遙感技術在宏觀全面、定量化分析的優(yōu)勢，實現(xiàn)定點調查和分析，獲取準確、全面的數(shù)據(jù)信息。

利用無人機遙感測量技術，可給應急響應提供完善的數(shù)據(jù)信息，利用高分辨率的正射影像圖直接掌握震區(qū)災情的實際情況，給救援提供完善、準確的各項數(shù)據(jù)信息，為制定詳細救援計劃，合理做好人員調度和利用提供參考依據(jù)。如正射影像圖可以直接測量損壞道路、橋梁的長度；正射影像和等高線疊加能夠直接掌握災區(qū)的地形條件，給后續(xù)的災后重建和規(guī)劃提供基礎。