無人機(jī)技術(shù)在防汛搶險(xiǎn)災(zāi)情監(jiān)測(cè)與指揮調(diào)度中的應(yīng)用研究

引言

防汛搶險(xiǎn)工作關(guān)乎人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)穩(wěn)定。在面對(duì)復(fù)雜多變的汛情時(shí)，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握災(zāi)情信息并進(jìn)行科學(xué)有效的指揮調(diào)度至關(guān)重要。傳統(tǒng)的災(zāi)情監(jiān)測(cè)和指揮調(diào)度手段存在一定的局限性，如監(jiān)測(cè)范圍有限、獲取信息不及時(shí)等。隨著科技的發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)逐漸應(yīng)用于防汛搶險(xiǎn)領(lǐng)域，為提升防汛搶險(xiǎn)工作水平提供了有力支持。

一、無人機(jī)技術(shù)概述

無人機(jī)根據(jù)不同的用途和特點(diǎn)，可以分為多種不同的類型[1]。按功能劃分，無人機(jī)主要可以分為偵察型、攻擊型、運(yùn)輸型等；按飛行方式劃分，可以分為固定翼無人機(jī)、多旋翼無人機(jī)等。在防汛搶險(xiǎn)中，常見的無人機(jī)主要是多旋翼無人機(jī)和固定翼無人機(jī)。多旋翼無人機(jī)具有垂直起降和懸停能力，適合近距離低空作業(yè)，攜帶相機(jī)和傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的災(zāi)情監(jiān)測(cè)和救援指揮；固定翼無人機(jī)飛行速度快，續(xù)航能力強(qiáng)，適合用于大范圍的巡航偵察和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。無人機(jī)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在靈活性、高效性和安全性方面。與傳統(tǒng)有人飛機(jī)相比，無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)低空飛行、長(zhǎng)時(shí)間懸停和多維度飛行等操作，滿足復(fù)雜多變的防汛搶險(xiǎn)環(huán)境需求。無人機(jī)在災(zāi)情監(jiān)測(cè)過程中，可以利用先進(jìn)的傳感器和攝像設(shè)備，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)信息，并通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行智能分析，為指揮決策提供重要支持。無人機(jī)的飛行過程不涉及人員風(fēng)險(xiǎn)，可以有效保障救援人員安全。

二、無人機(jī)技術(shù)在防汛搶險(xiǎn)災(zāi)情監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

（一）全方位地獲取災(zāi)情

通過無人機(jī)全方位地獲取災(zāi)情，指揮部能夠及時(shí)獲取受災(zāi)區(qū)域的全貌，包括水位變化、洪水?dāng)U散情況、道路交通狀況等關(guān)鍵信息。這些實(shí)時(shí)獲取的災(zāi)情數(shù)據(jù)為決策者提供了重要參考，可幫助他們準(zhǔn)確把握災(zāi)情發(fā)展態(tài)勢(shì)，科學(xué)安排救援資源，提高災(zāi)情處置效率。

（二）對(duì)重點(diǎn)部位的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)

通過無人機(jī)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)洪水災(zāi)情中關(guān)鍵區(qū)域的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，及時(shí)獲取目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，幫助指揮部了解災(zāi)情的具體情況。無人機(jī)可以搭載各類傳感器設(shè)備，如高清相機(jī)、紅外線相機(jī)等，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行全天候、多角度的監(jiān)測(cè)，提供高分辨率的圖像，進(jìn)而為災(zāi)情評(píng)估和救援決策提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)[2]。

（三)夜間及惡劣環(huán)境監(jiān)測(cè)

在夜間或惡劣環(huán)境下，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段存在困難和局限，而無人機(jī)可通過搭載紅外熱成像設(shè)備、夜視攝像頭等傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)情的全天候監(jiān)測(cè)。同時(shí)，無人機(jī)具有靈活的機(jī)動(dòng)性和快速響應(yīng)能力，能夠迅速進(jìn)人災(zāi)區(qū)展開監(jiān)測(cè)，為救援行動(dòng)提供關(guān)鍵支持。

三、無人機(jī)技術(shù)在防汛搶險(xiǎn)指揮調(diào)度中的應(yīng)用

(一)構(gòu)建高效通信網(wǎng)絡(luò)

通過建立高效的通信網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)指揮中心與無人機(jī)之間的實(shí)時(shí)信息傳遞和數(shù)據(jù)交換，保證指揮調(diào)度的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。高效的通信網(wǎng)絡(luò)還可以支持多無人機(jī)協(xié)同作業(yè)，提高作業(yè)效率。構(gòu)建高效的通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵在于確保通信的穩(wěn)定性、及時(shí)性、安全性。需要選擇適合防汛搶險(xiǎn)環(huán)境的通信技術(shù)，如衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等，以保證信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。相關(guān)部門應(yīng)建立專門的通信指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)指揮中心與各無人機(jī)之間的快速連接和信息傳遞。同時(shí)，應(yīng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)，確保在突發(fā)情況下也能保持通信暢通。

(二)提供決策支持?jǐn)?shù)據(jù)

在防汛搶險(xiǎn)指揮調(diào)度中，無人機(jī)技術(shù)發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過實(shí)時(shí)采集各類數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析和處理，為決策提供支持。無人機(jī)可以在災(zāi)情發(fā)生后迅速獲取受災(zāi)區(qū)域的影像信息，為指揮部了解災(zāi)情提供直觀的數(shù)據(jù)支持。通過搭載各類傳感器，無人機(jī)能夠收集環(huán)境參數(shù)、人員位置等數(shù)據(jù)，為指揮員制定救援方案提供全面的信息支持。無人機(jī)還可以實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)到指揮中心，使決策者可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)災(zāi)情變化，快速進(jìn)行調(diào)度決策。

(三)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的任務(wù)分配

通過對(duì)災(zāi)情數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，結(jié)合無人機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)和圖像采集能力，可以迅速確定災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的具體情況和需求，為指揮中心提供準(zhǔn)確的決策支持?jǐn)?shù)據(jù)[3]。借助無人機(jī)的空中機(jī)動(dòng)能力，可以快速響應(yīng)，實(shí)時(shí)傳輸緊急信息，幫助指揮中心制定精準(zhǔn)的救援方案，有效地提高救援行動(dòng)的效率和準(zhǔn)確性。

四、應(yīng)用案例分析

(一)案例概述

沿海某地區(qū)近期發(fā)生了一次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)引發(fā)的洪澇災(zāi)害，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。在應(yīng)對(duì)這一災(zāi)害過程中，無人機(jī)技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。無人機(jī)通過實(shí)時(shí)、全方位地獲取災(zāi)情，快速掌握災(zāi)情蔓延情況，為后續(xù)救援工作提供了重要信息支持。無人機(jī)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)了災(zāi)害區(qū)域的重點(diǎn)部位，為救援人員提供了詳細(xì)、全面的災(zāi)情數(shù)據(jù)，有針對(duì)性地指導(dǎo)救援行動(dòng)。夜間及惡劣環(huán)境監(jiān)測(cè)進(jìn)一步提升了災(zāi)情監(jiān)測(cè)的全天候性和準(zhǔn)確性，保障了救援工作的順利進(jìn)行。

(二)應(yīng)對(duì)過程

災(zāi)害發(fā)生后，無人機(jī)迅速響應(yīng)，執(zhí)行空中勘察，通過高清晰度圖像快速捕捉災(zāi)情全貌，實(shí)時(shí)傳輸至指揮中心。在災(zāi)情監(jiān)測(cè)方面，多架無人機(jī)迅速升空，對(duì)主要河流、湖泊及重點(diǎn)堤壩區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過水位監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握了水位的快速上漲趨勢(shì)，為提前轉(zhuǎn)移下游居民爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間。在堤壩隱患排查中，無人機(jī)發(fā)現(xiàn)了一處堤壩背水坡的局部滲漏點(diǎn)，經(jīng)及時(shí)處理，避免了險(xiǎn)情的擴(kuò)大。同時(shí)，利用無人機(jī)對(duì)受災(zāi)范圍進(jìn)行評(píng)估，準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出受災(zāi)村莊的數(shù)量、農(nóng)田淹沒面積以及道路損壞情況，為后續(xù)的救災(zāi)物資調(diào)配提供了精準(zhǔn)依據(jù)。在指揮調(diào)度方面，無人機(jī)作為通信中繼平臺(tái)，保障了受災(zāi)嚴(yán)重且通信中斷地區(qū)與指揮中心的通信聯(lián)系?，F(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)人員通過無人機(jī)傳回的實(shí)時(shí)視頻，向指揮中心匯報(bào)救援進(jìn)展和遇到的問題，指揮中心根據(jù)這些信息及時(shí)調(diào)整救援方案，增派救援力量。在救援過程中，無人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控救援行動(dòng)，引導(dǎo)救援隊(duì)伍快速找到被困群眾，成功解救了多名受困人員，大大地提高了救援效率。

(三)應(yīng)用效果評(píng)估

通過案例研究發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)技術(shù)在防汛搶險(xiǎn)中能夠確保信息獲取的全方位性和精準(zhǔn)性，為指揮調(diào)度提供重要的數(shù)據(jù)支持，提高了災(zāi)情評(píng)估的準(zhǔn)確性和指揮調(diào)度效率[4]。在實(shí)際操作中，無人機(jī)技術(shù)在協(xié)調(diào)多部門合作、提高應(yīng)急響應(yīng)速度等方面表現(xiàn)出積極的作用。無人機(jī)技術(shù)在防汛搶險(xiǎn)災(zāi)情監(jiān)測(cè)與指揮調(diào)度中的應(yīng)用，能夠顯著提高防汛救援工作的效果，極大地提升了抗災(zāi)能力和應(yīng)對(duì)災(zāi)害的效率。

五、無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

(一)技術(shù)層面

第一，續(xù)航能力不足。長(zhǎng)時(shí)間飛行對(duì)于監(jiān)測(cè)和指揮調(diào)度至關(guān)重要，而續(xù)航能力不足可能限制無人機(jī)的作業(yè)范圍。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，需要不斷優(yōu)化無人機(jī)的電池技術(shù)、智能節(jié)能管理系統(tǒng)以及飛行控制算法，以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間的飛行和更廣覆蓋的范圍。第二，數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定。在應(yīng)對(duì)災(zāi)情時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性可能導(dǎo)致信息延遲或丟失，影響指揮調(diào)度效果。提升數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性，確保信息能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸，對(duì)于提高防汛搶險(xiǎn)工作效率至關(guān)重要。第三，載荷限制。由于無人機(jī)自身重量和尺寸，攜帶的傳感器設(shè)備和救援物資受到一定的限制，影響了其在救援行動(dòng)中的實(shí)用性和效率。

(二）操作與管理

第一，專業(yè)人員短缺。操作人員需要具備飛行技能、數(shù)據(jù)分析能力以及指揮調(diào)度經(jīng)驗(yàn)。目前，市場(chǎng)上缺乏高素質(zhì)的無人機(jī)專業(yè)人才[5]。第二，飛行安全管理。飛行前需嚴(yán)格檢查設(shè)備，確保正常運(yùn)行；遵守相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，保證飛行安全；加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提升應(yīng)急處置能力；定期維護(hù)和保養(yǎng)設(shè)備，確保良好狀態(tài)。第三，多部門協(xié)同。在無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用過程中，多部門協(xié)同是一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。各部門間信息共享不暢、責(zé)任界定模糊，導(dǎo)致指揮調(diào)度效率低下。應(yīng)建立跨部門的合作機(jī)制，明確各部門的任務(wù)分工和信息交流渠道，提升防汛搶險(xiǎn)工作的協(xié)同性和整體效能。

（三）法律與監(jiān)管

第一，空域管理法規(guī)。在無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用中，空域管理法規(guī)是關(guān)乎飛行安全和空域秩序的重要方面。當(dāng)前存在的挑戰(zhàn)包括空域管理法規(guī)體系不完善、監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)無人機(jī)空域管理法規(guī)的研究，統(tǒng)一空中交通管理標(biāo)準(zhǔn)，明確無人機(jī)的飛行范圍和規(guī)則，最大限度地降低飛行事故的發(fā)生概率。第二，隱私保護(hù)。隨著無人機(jī)在災(zāi)情監(jiān)測(cè)和指揮調(diào)度中的廣泛應(yīng)用，可能涉及個(gè)人隱私數(shù)據(jù)和敏感信息。如何確保在信息采集和傳輸過程中，避免侵犯?jìng)€(gè)人隱私、防止數(shù)據(jù)泄露成為重要課題。

六、應(yīng)對(duì)策略

(一)技術(shù)創(chuàng)新策略

1.提升無人機(jī)技術(shù)。針對(duì)無人機(jī)在防汛搶險(xiǎn)中的短板，可通過研發(fā)高能量密度電池、優(yōu)化飛行控制系統(tǒng)、采用節(jié)能材料等手段提升續(xù)航能力。此舉有助于延長(zhǎng)無人機(jī)在空中的停留時(shí)間，提高其在災(zāi)情監(jiān)測(cè)和指揮調(diào)度中的作業(yè)效率，為防汛搶險(xiǎn)工作提供持續(xù)、穩(wěn)定的技術(shù)支持，提升工作效率。

2.增強(qiáng)載荷能力。通過研發(fā)輕型、高強(qiáng)度材料制作載荷模塊，提升無人機(jī)攜帶能力。結(jié)合先進(jìn)的傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)載荷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)整，確保攜帶物品的安全性。采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)任務(wù)需求靈活更換載荷模塊，提高無人機(jī)的適應(yīng)性和多功能性。通過這些措施，可以有效地滿足防汛搶險(xiǎn)災(zāi)情監(jiān)測(cè)與指揮調(diào)度中的多樣化需求。

3.優(yōu)化自主飛行技術(shù)。通過引入先進(jìn)的自主飛行算法和傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)在各種復(fù)雜環(huán)境中自主避障、規(guī)劃路徑和控制飛行，提高其飛行的安全性和適應(yīng)性。同時(shí)，結(jié)合人工智能技術(shù)，優(yōu)化自主飛行決策，使無人機(jī)能夠更加智能地完成任務(wù)，減輕操作員負(fù)擔(dān)，提高工作效率和精準(zhǔn)度。

(二)安全保障策略

1.加強(qiáng)隱私保護(hù)。隱私問題涉及個(gè)人信息安全和合法權(quán)益的保護(hù)，需要建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。要加強(qiáng)用戶隱私意識(shí)培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)使用的合規(guī)性與安全性，加大監(jiān)管力度，建立健全的隱私保護(hù)法律法規(guī)體系，為無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用提供更加有力的保障。

2.保障航空安全。為了保障航空安全，需要制定嚴(yán)格的飛行規(guī)章制度，確保無人機(jī)飛行符合法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)提高飛行人員的技術(shù)水平，確保他們能夠熟練應(yīng)對(duì)各種飛行情況。另外，定期對(duì)無人機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)和技術(shù)檢測(cè)，減少因設(shè)備故障引發(fā)的安全隱患。建立健全的事故應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，確保在發(fā)生意外情況時(shí)能夠及時(shí)、有效地處置，最大限度地減少安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.確保數(shù)據(jù)安全。在無人機(jī)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)安全至關(guān)重要。為確保救援?dāng)?shù)據(jù)的安全性與保密性，需加密通信管道，采用安全協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，建立權(quán)限控制機(jī)制，禁止未授權(quán)訪問。此外，定期更新防護(hù)措施，加強(qiáng)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)機(jī)制，提高數(shù)據(jù)抗毀性，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的安全威脅，確保數(shù)據(jù)的完整性與可靠性。

（三）完善法律法規(guī)

第一，優(yōu)化空域管理政策。優(yōu)化空域管理政策的關(guān)鍵在于建立健全的管理機(jī)制，明確無人機(jī)飛行的規(guī)則和程序，避免空中交通混亂和沖突。需要加強(qiáng)對(duì)無人機(jī)飛行活動(dòng)的監(jiān)管和管理，確保飛行安全和空域資源的合理分配與利用。應(yīng)加強(qiáng)與相關(guān)部門的協(xié)調(diào)合作，共同制定完善的管理政策，推動(dòng)無人機(jī)技術(shù)在防汛搶險(xiǎn)中的有效應(yīng)用。第二，加大監(jiān)管力度。需要建立健全的法律法規(guī)框架，明確無人機(jī)在防汛搶險(xiǎn)中的監(jiān)管責(zé)任和權(quán)限，規(guī)范其應(yīng)用范圍和程序。要加強(qiáng)部門間的協(xié)作與信息共享，完善監(jiān)管制度，建立監(jiān)督檢查機(jī)制，確保無人機(jī)技術(shù)在防汛搶險(xiǎn)工作中的規(guī)范、有效應(yīng)用。

結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)技術(shù)憑借其靈活性高、時(shí)效性強(qiáng)、監(jiān)測(cè)范圍廣、數(shù)據(jù)采集多樣等特點(diǎn)，在防汛搶險(xiǎn)災(zāi)情監(jiān)測(cè)與指揮調(diào)度中發(fā)揮著不可替代的作用。通過水位監(jiān)測(cè)、堤壩隱患排查、受災(zāi)范圍評(píng)估、現(xiàn)場(chǎng)通信保障、決策制定輔助等，無人機(jī)為防汛搶險(xiǎn)工作提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的信息支持，提高了搶險(xiǎn)救援的效率和科學(xué)性。盡管在應(yīng)用過程中面臨一些挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和相關(guān)措施的完善，無人機(jī)技術(shù)必將在防汛搶險(xiǎn)領(lǐng)域得到更廣泛、深入的應(yīng)用，為保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全做出更大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1］劉水軍.無人機(jī)在滅火救援與搶險(xiǎn)中的作用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2021，18(10)：1-3.

[2]本刊編輯部.防汛救災(zāi)實(shí)戰(zhàn)中的無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)[J].中國(guó)減災(zāi)，2021(23)：10-11.

[3]侯智，張健，劉燕.無人機(jī)在農(nóng)業(yè)災(zāi)情監(jiān)測(cè)和植保中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2020，40(33)：31-32.

[4］李美玉.無人機(jī)在供水巡查及防汛指揮調(diào)度中的應(yīng)用[J].中國(guó)防汛抗旱，2022，32（S1）：196-198.

[5]李曉通.多旋翼無人機(jī)技術(shù)在防汛搶險(xiǎn)中的應(yīng)用[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（全文版）工程技術(shù)，2022(04) :172-175.