基于無人機航拍技術(shù)的消防救援措施探究

蔡錦星

摘要：隨著國家綜合性消防救援隊伍“全災(zāi)種、大應(yīng)急”的職能定位越來越清晰，消防救援隊伍的任務(wù)量不斷增加，將更多、更先進的科學技術(shù)積極推廣到消防救援工作中，有利于消防救援安全以及救援質(zhì)量提升。無人機航拍就是一種極具應(yīng)用價值的技術(shù)，為此，介紹了其在消防救援中的技術(shù)優(yōu)勢，探討了該項技術(shù)應(yīng)用于消防救援中的具體操作，以此為消防救援工作提供參考。

關(guān)鍵詞：無人機；航拍；消防；救援

中圖分類號：D631.6? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）11-0044-03

消防救援隊伍處置事故時，經(jīng)常需要面臨各類風險。如何降低救援人員自身風險，就成為現(xiàn)代化消防救援隊伍建設(shè)的重要內(nèi)容。同時，經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)調(diào)查分析顯示，導致消防隊員在救援中出現(xiàn)處置風險的原因包括但不限于災(zāi)情偵查不到位、災(zāi)中應(yīng)變不及時、災(zāi)中突發(fā)爆炸等。面對上述情況，無人機航拍技術(shù)的引入很大程度上促進了消防救援工作效率及安全性的提升。然而，部分地區(qū)在消防救援和無人機航拍技術(shù)融合應(yīng)用方面仍舊存在一定不足，有待改進和完善。

1 無人機技術(shù)概述

無人機設(shè)備，是一種利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，具備造價低且體積小的特征，能夠借助搭載裝置的運行，完成實時拍攝和數(shù)據(jù)傳輸工作，因此具備一定的自動化控制能力，具體見圖1。分析無人機的技術(shù)性能時，可以從下述幾方面展開：

其一，無人機航拍過程中，操作基本以動態(tài)化為主，因在內(nèi)外環(huán)境變化的影響下，動態(tài)平衡的保持是保障無人機平穩(wěn)飛行的基礎(chǔ)條件，此時技術(shù)人員需要重點調(diào)整無人機預警機制，提升設(shè)備執(zhí)行飛行任務(wù)全程的可控性，確保飛行方向與控制方向一致[1]。

其二，無人機航拍過程，需要自動化系統(tǒng)作為操作指引，該系統(tǒng)貫穿于無人機預警體系各個環(huán)節(jié)，分為總進度、分項進度計劃，兩者之間相互聯(lián)系、相互影響。

其三，無人機航拍中，受到風速、操作人技術(shù)熟練度等因素影響，飛行中會出現(xiàn)偏航、航速不均等情況[2]在執(zhí)行航拍任務(wù)時，想要進一步將其消防救援價值發(fā)揮出來，需要專業(yè)人員來操作，確保無人機在救援階段能夠一直維持穩(wěn)定的航拍狀態(tài)，并結(jié)合消防救援任務(wù)的難度層次不同，調(diào)整設(shè)備平衡性，才能為消防救援質(zhì)量及效率提升起到促進作用。

2 無人機航拍技術(shù)在消防救援中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1? 機動性及靈活性高

通常情況下，消防救援中使用的無人機重量不超過100kg，飛行控制系統(tǒng)也主要以自動飛行系統(tǒng)為主，配合1～2人，即可比較靈活地達成無人機消防救援任務(wù)目標[3]。部分應(yīng)急性消防救援現(xiàn)場處理時，受到災(zāi)害潛在風險高、環(huán)境復雜等因素的限制，消防救援人員無法以駕駛車輛的方式在被毀壞的救援道路上完成救援，甚至部分區(qū)域徒步前進仍舊會遇到重重阻礙，導致消防救援人員自身生命安全受到不必要的傷害。面對此場景，無人機可以很好地發(fā)揮出起飛條件低、地形要求低的優(yōu)勢，能夠快速適應(yīng)救援現(xiàn)場復雜的環(huán)境條件，完成災(zāi)害現(xiàn)場的全局事故現(xiàn)狀拍攝工作，并憑借敏捷性強、反應(yīng)速度快的航拍特點，快速達到指定救援點位[4]。

2.2? 成像視野更為全面

無人機航拍技術(shù)應(yīng)用中，超視距控制功能的實現(xiàn)需要依賴于數(shù)據(jù)鏈技術(shù)支持，結(jié)合消防救援現(xiàn)場情況，按照距離不同、角度不同、光照條件不同等差異化救援需求，完成各類無人機航拍任務(wù)[5]。一方面，無人機航拍可以應(yīng)用到高海拔的消防救援攝像中，在空中遙控調(diào)整角度和距離之后，將拍攝到的圖像數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)變?yōu)橄垃F(xiàn)場決策制定的關(guān)鍵因素，為后方指揮中心提供救援支持。另一方面，借助于遠程控制的方式，調(diào)整無人機的角度和鏡頭對準位置，就可以得到更加精準的地面災(zāi)情圖像，尤其是在低空位置，無人機對于災(zāi)情的跟蹤拍攝能力明顯更強，為后方指揮中心實時輸送分辨率更高的救援現(xiàn)場圖像信息[6]。此外，部分無人機在輔助消防救援時，還可以配備紅外線夜視功能，以此更加全面地完成信息搜集工作，為災(zāi)害事故現(xiàn)場的實時管控和監(jiān)測提供支持，提升消防人員的滅災(zāi)監(jiān)測水平和救援能力。

2.3? 拍攝操作更加簡便

通過機體所攜帶的遠程視頻傳輸和控制系統(tǒng)，消防指揮中心可以直接查看實時拍攝畫面，從而在救援中僅是通過遠程控制的方式，就可以讓無人機完成各項救援任務(wù)下達的動作指令[7]。此外，從無人機的應(yīng)用操作來講，操作復雜性和難度并不高，重點操作飛行、音頻、視頻控制這三大兼容模塊，就可以完成大部分的消防救援任務(wù)，為救援工作效率提升起到促進效用。

2.4? 安全可靠

將無人機航拍技術(shù)應(yīng)用于消防救援中，可以更為從容地應(yīng)對暴雨、臺風、峽谷、深淵、易燃易爆等一類極端消防救援場景，并以遠程操控的方式有效彌補消防救援隊伍的火災(zāi)救援短板，為消防救援人員在救援期間的人身安全提供保障[8]。另外，將無人機航拍技術(shù)應(yīng)用到災(zāi)害事故現(xiàn)場中，還能夠完成事故現(xiàn)場的動態(tài)跟蹤處理工作，為消防指揮提供更可靠的決策支持，為消防救援人員、災(zāi)害現(xiàn)場施救人員提供更加可靠地保障基礎(chǔ)，提升救援的安全性，促使災(zāi)害事態(tài)朝向良性方向發(fā)展，降低災(zāi)害損失，避免救援人員傷亡。

3 無人機航拍技術(shù)在消防救援中的具體應(yīng)用

3.1? 災(zāi)情偵察

消防救援過程中，無人機能夠快速深入災(zāi)害事故現(xiàn)場的核心區(qū)域。通過無人機上的可見光照相機及紅外熱成像儀，按照預先設(shè)定的指令或是程序，完成消防救援期間的各類災(zāi)情偵查工作，將拍攝的圖像信息實時傳送至地面指揮部系統(tǒng)中心，由消防指揮人員做具體分析[9]。無人機還會將所拍攝到的圖像一一記錄至系統(tǒng)中，并主動做數(shù)據(jù)回收，為后續(xù)救援的下載和使用提供支持。伴隨著無人機技術(shù)的不斷革新和優(yōu)化，無人機設(shè)備的應(yīng)用性能也在不斷完善。例如，在無人機上加裝了全球定位系統(tǒng)之后，無人機將攜帶與專業(yè)偵察衛(wèi)星配合使用的功能，且在信息的可靠度以及準確性方面也得到顯著提升。以2015年福建省漳州市二甲苯裝置漏油起火爆炸事故為例，當?shù)叵谰仍傟犕ㄟ^與周邊社會單位協(xié)調(diào)和溝通之后，共攜帶了3臺無人機在爆炸現(xiàn)場輔助展開災(zāi)情偵查工作，由無人機航拍后實時傳輸回來的現(xiàn)場視頻，通過中通衛(wèi)星車將視頻傳輸至災(zāi)害現(xiàn)場的后方指揮中心，由救援指揮人員結(jié)合視頻信息制定救援計劃，并結(jié)合航拍信息的實時傳輸畫面，在現(xiàn)場隨時調(diào)整救援計劃，充分為現(xiàn)場救援指揮調(diào)度和火場態(tài)勢控制提供了數(shù)據(jù)支持。在我國，這是首次在爆炸性事件的消防救援領(lǐng)域中應(yīng)用無人機參與救援實戰(zhàn)，所取得的成效超出預期。結(jié)合此次救援實例，我國開始在消防救援中大范圍推廣無人機的實戰(zhàn)應(yīng)用，國家消防救援局也在此期間劃撥資金，為全國各個省份配備了無人機用于救援[10]。相關(guān)統(tǒng)計資料顯示，無人機航拍技術(shù)在天津港8·12危險品倉庫重大爆炸事故、江蘇3·12重大爆炸事故等大型消防救援中，均發(fā)揮了不可忽視的作用。

3.2? 航空遙感

無人機航拍設(shè)備本質(zhì)上是一項新型的遙感監(jiān)測平臺，運行中會按照預定的航線，完成攝像和自主飛行工作，并為無人機指揮中心實時傳遞遙感檢測數(shù)據(jù)。在2018年的山東壽光洪澇災(zāi)害消防救援過程中，依托于無人機航拍技術(shù)完成的遙感測繪工作，充分在高空位置航拍到洪澇災(zāi)害中心的高分影像數(shù)據(jù)，為后方消防救援指揮中心制定正射影像地圖提供大量精準數(shù)據(jù)，并在災(zāi)害救援地圖中明確標注出被洪澇災(zāi)害淹沒的區(qū)域范圍、消防車輛點位以及災(zāi)害現(xiàn)場排水設(shè)施等各項復雜設(shè)施的數(shù)據(jù)。在洪災(zāi)積水區(qū)域的面積測算以及積水深度測算方面，無人機也發(fā)揮了重要作用，充分為洪澇災(zāi)害的抽排水方案制定和調(diào)整提供支持[11]。除此以外，在貴州7·23山體滑坡消防救援、福建泉州3·7新佳酒店坍塌、“山竹”臺風災(zāi)害的消防救援中，無人機航拍技術(shù)也分別發(fā)揮出消防救援價值。

消防救援工作中，無人機航拍技術(shù)應(yīng)用于正射影像地圖制作后，除了可以支持上述救援工作以外，還可以補足衛(wèi)星遙感被云層遮擋等航拍短板，繼而將衛(wèi)星遙感中所存在的重訪周期太長、分辨率不夠清晰、應(yīng)急時間失時等問題解決。例如，在如金沙江、雅魯藏布江堰塞湖等湖海災(zāi)害中，消防救援人員就充分利用無人機航拍技術(shù)，完成了災(zāi)害消防救援的三維模型制作工作，以此幫助消防人員能夠更加快速地完成災(zāi)害現(xiàn)場地形、地貌數(shù)據(jù)調(diào)研與統(tǒng)計工作，為災(zāi)害救援時的導流渠開挖提供支持，繼而構(gòu)建出更加立體、實景化的三維呈現(xiàn)模型，提升后續(xù)對于災(zāi)害湖面每日上漲高度、救援開挖進度的測算結(jié)果精準性，并為消防救援的科學決策提供有力的支持和幫助。由此可見，將無人機航拍技術(shù)應(yīng)用消防救援中，能夠制定更高效的數(shù)字化救援預案，最終為湖海災(zāi)害現(xiàn)場的救援工作順利開展起到促進作用。

在魯?shù)檎鹬旋堫^山鎮(zhèn)地震救援中，就應(yīng)用到了無人機快速三維建模技術(shù)，將地災(zāi)信息在第一時間做三維可視化處理，本次地災(zāi)救援也是我國首次將無人機快速三維建模技術(shù)應(yīng)用于地災(zāi)救援中。當敏捷三維建模完成后，能夠針對地災(zāi)災(zāi)害體以及災(zāi)害體邊界、位置做自動判讀，完成災(zāi)害量的自動計算，以此構(gòu)建立體化災(zāi)情電子沙盤，將更直觀、可靠的地災(zāi)依據(jù)提供給聯(lián)合指揮機構(gòu)現(xiàn)場決策人員，不僅降低了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急作業(yè)風險和勞動強度，同時對于應(yīng)急調(diào)查工作效率提升也起到重要促進作用。此外，在進行地災(zāi)現(xiàn)場調(diào)查時，也可利用無人機快速建立三維模型，期間可將多旋翼無人機、精確定位系統(tǒng)、微型傾斜攝影以及敏捷建模軟件聯(lián)合為一體，對部分人力難以到達、地形環(huán)境復雜的地災(zāi)區(qū)域開展救援作業(yè)，為自動建模實時輸回超高分辨率的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，提升地災(zāi)救援效率。

3.3? 輔助救援

無人機航拍技術(shù)應(yīng)用中，會將不同功能模塊掛載至無人機設(shè)備上，為救援行動展開提供必要的輔助和支持。例如，無人機航拍期間可以同步搭載安全繩、食物、防毒面具以及飲用水等應(yīng)急物資，并通過空投的形式，直接在消防人員無法進入的位置上空投放生命生存的必要性物資，以此為后續(xù)救援工作提供緩沖時間和條件。此外，無人機航拍技術(shù)還可以完成以下輔助救援工作：

其一，為災(zāi)害中心人員搭載救生圈，如在溺水類救援中，可以加快消防救援效率，為溺水者提供自救條件，使其能夠支撐到后續(xù)救援人員到來。

其二，利用無人機掛載對講機，將對講機拋送至受災(zāi)人手中，為其與消防救援人員之間建立起通暢的溝通渠道，提升救援效率。

其三，在無人機上掛載高音喊話設(shè)備，一方面可以引導災(zāi)害中心人員快速按照正確路線逃離災(zāi)害范圍。另一方面則可以對部分被困人員的情緒做好維穩(wěn)，鼓勵其保持良好的心態(tài)，等待救援人員到來。

其四，在無人機之上掛載滅火彈。部分高層火災(zāi)現(xiàn)場救援中，可以在無人機之上搭載滅火彈，遙控無人機升至火災(zāi)高度，面向火災(zāi)區(qū)域?qū)嵤缁鹛幚怼?/p>

3.4? 交通事故搶險

當出現(xiàn)交通事故時，交通擁堵問題必然緊隨其后，此時前往現(xiàn)場參與救援的消防車隊想要以最快速度達到救援現(xiàn)場，提升救援速度，就必須選擇最佳路線。此時，就可將無人機應(yīng)用于消防救援中，通過遠程遙控無人機得到現(xiàn)場傳回的畫面數(shù)據(jù)，掌握事故周邊的基本交通情況，以此保障消防救援人員能夠結(jié)合最真實的決策數(shù)據(jù)，制定最有效的決策方案，最快速度完成消防搶險救援工作[12]。與此同時，當救援人員到達現(xiàn)場之后，還可以利用無人機實時拍攝視頻做好現(xiàn)場救援力量調(diào)度工作，包括醫(yī)療資源、現(xiàn)場施救等社會資源的調(diào)度，促使交通事故的整體救援效率提升。利用無人機航拍技術(shù)輔助交通事故救援時，也可通過遠程遙控的方式，調(diào)整事故周邊的交通導流制度，分析受到交通影響的周邊路況，盡快恢復周邊車流正常通行狀態(tài)，降低交通事故危害和負面影響，為交通事故的消防救援提供全程支持。

4 結(jié)語

綜上所述，消防救援工作中想要全面提升救援的及時性，保障人民生命財產(chǎn)安全，充分將無人機航拍技術(shù)應(yīng)用其中很有必要?？蓱?yīng)用無人機航拍技術(shù)做好災(zāi)害現(xiàn)場情況偵查工作，為后續(xù)救援工作流程制定提供依據(jù)。借助于無人機航拍技術(shù)完成消防救援現(xiàn)場的航空遙感處理，為更為全面的救援方案制定提供幫助。此外，還可以有效利用無人機航拍技術(shù)為現(xiàn)場消防救援提供必要性的輔助，最終為消防救援工作質(zhì)量進一步優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

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Exploration of fire rescue measures based on drone aerial photography technology

Cai Jinxing

（Pudong New District Fire and Rescue Division，Shanghai 200120）

AbstraCt： With the national comprehensive fire and rescue team's function of "all kinds of disasters and big emergency" becoming clearer and clearer， the task of the fire and rescue team has also increased， and more and more advanced science and technology is actively promoted to the fire and rescue work， which is conducive to the safety of fire and rescue and rescue quality enhancement. Drone aerial photography is a kind of technology with great application value， for this reason， it introduces its technical advantages in fire rescue， and discusses the specific operation of this technology applied in fire rescue， so as to provide reference for fire rescue work.

Keywords： drone; aerial photography; firefighting; rescue