无人机在灾害监测中的应用研究

技术应用ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴＶｏｌ．２７，Ｎｏ．３，２０２０

无人机航空遥感系统在灾害应急救援中的应用

李晓阳，韩贞辉，谢恒义，樊　华，郭　慧

（河南省地震局，河南郑州４５００１６）

摘　要：我国拥有广阔的地域和复杂的地质自然环境，发生自然灾害的频率非常高。为将救援效率与质量不断提高，把灾害损失程度有效降低，应建立统一、高效且快速的应急救援指挥体。若要将应急救援效率显著提高，则必须把灾害发生后的第一手灾情信息快速、准确地掌握。无人机航空遥感系统在各种自然灾害的应急救援中发挥了重要作用，使险区域的无人侦测成功实现，能够快速收集灾情数据，将指挥决策研判的准确性提高。为此，结合自身工作实践，简要介绍无人机航空遥感系统，并以５·１２汶川大地震为例，对无人机航空遥感系统在灾害应急救援中的应用展开深入分析，以供参考。关键词：无人机航空遥感系统；应急救援；地震ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２０．０３．０５８

󰀧　引言

自然灾害的发生通常让人始料未及，所以发生灾害后迅速

展开应急救援极为重要。及时快捷的灾情信息有助于第一时

间将救援策略制定出来，促进救援效率与质量的提高。当前，

因为外界环境、使用成本和时空分辨率等因素的原因，使载人

航空遥感和卫星遥感获取灾害信息的效果造成了极大的影响，

进而阻碍了灾害应急救援。而由于无人机航空遥感系统具有

诸多优势，如成本低廉、具有很高的影像分辨率和较强的实时

性、能够灵活操作等，因而在高危地区能够很好地发挥作用。

󰀡　无人机航空遥感系统的概述

无人机遥感系统包括诸多内容，如飞行控制系统、无线通

讯系统、应用分析系统、数据处理系统、地面控制系统、任务传

感器、稳定云台、无人驾驶飞行器等均包括其中。其主要利用

相应的系统来更好的控制与使用无人机［１］。

无人机航空遥感系统主要通过控制无人机来检测和救援

相应的灾害。主要是借助舵机、无线通讯单元、ＧＰＳ系统、发动

机、自动反馈定云台等多个部分来灵活控制无人机。飞行控制

无人机技术在气象监测中的应用研究

一、引言

随着科技的不断进步，人类用无人机进行研究和监测的领域也不断扩大。其中，气象监测是无人机技术的一个重要应用领域。无人机不仅可以对大气的各种参数进行测量，还可以对气象环境进行高精度的地面监测和观测。本文将从气象监测的应用背景、无人机的技术特点和优势、无人机气象监测技术的研究和应用等方面对无人机技术在气象监测中的应用研究进行探讨。

二、气象监测的应用背景

气象监测是指对气象条件进行观测、记录和分析，以获取气象数据、提升气象预报水平、保障人类生产生活安全的一项重要工作。气象监测的应用范围非常广泛，涉及到天气预报、气候变化、土地利用、生态环境等方面。而无人机技术在气象监测中的应用，具有以下特点：

1.高空、长时间持续监测。无人机可以在不间断悬停、飞行的状态下，对所要监测的区域进行长时间持续的气象监测。

2.遥感监测。无人机可以使用遥感技术，对区域内的气象参数进行全面、细致、高效的监测和分析。

3.易操作、高效率。无人机作为一种自主飞行的航空器，可以通过人机协同方式，实现对气象监测数据的高效采集和处置。 三、无人机的技术特点和优势

无人机技术是一项多学科交叉领域的高新技术，主要包括航空学、计算机科学、传感器技术等多方面的研究。无人机技术相对于传统气象监测技术，具有以下的特点和优势：

1.高灵活性。无人机可以在空中自由飞行，灵活性高，适应性强，能够高效地完成现场气象监测任务。

2.高精度。使用无人机进行气象监测，可以同时测量多种气象参数，数据收集更加全面、精准。

3.更为便利的数据处理和传输。无人机可以通过遥感或者GPS等技术对其观测的数据进行高效的传输和处理。这样的处理方式，使得分析结果和预报结果能够更快速地传到有关部门和用户。

4.人员安全。无人机的作业方式，避免了需要人员进入危险区域的情况，保证了人员安全。

四、无人机气象监测技术的研究和应用

无人机气象监测技术的研究和应用，主要集中在以下几个方面：

智能无人机在火灾监测和救援中的应用

摘要：我国虽然在火灾扑救的应急处理方面取得了突出成绩，但针对火灾频发且影响巨大的实际情况，在监测及救援方面仍存在很多问题，特别是在应对大规模高层建筑火灾、化工厂爆炸、油罐爆炸及大型井喷等传统灾害的处理方法较少，火灾前期监测和救援需要更多样化的处理方法和设备应用。由于无人机在火场上方高空飞行，视野宽广，能够高效大范围采集火场信息，而且自身风险小，可以大幅避免侦查人员的伤亡，为火灾现场的救援提供了丰富的处置手段。

关键词：智能无人机；火灾监测；救援应用

引言

无人机不是传统的有载人载物用途的飞机，无人机是由人或者电脑系统操作的飞行器。其操作便捷、环境适用性强，无论温度多么极端气候多么恶劣，只要有网络就可以进行图像传输。另外，无线遥控无人机的智能化、自动化控制特点在消防灭火救援领域中的应用表现为巡查路径设计、智能数据分析、定点连续性监控、火情获取，并在分析和监控后可以自动制定应急方案、快速响应机制、火情存档和取证，以此有效发挥出先进科学技术的防控作用。

1智能无人机技术

传统火灾检测主要依靠专业防火人员对无人机传回的图像信息进行判读，容易发生误判或者信息遗漏，且耗费的人力巨大。智能火灾应急处置技术，基于大数据火灾分析技术和人工智能火灾检测技术，同时配合具有高机动性、覆盖范围广、操作方便的无人机，对图像数据实时处理，使火灾应急处置更加自动准确，效率大大提高。与传统火灾检测技术相比，智能火灾应急处置技术还可利用火灾图像中的信息，如火焰形状、纹理以及烟雾等，具有非接触式、探测范围大、响应时间短、自动处理等优点，由于受现场环境因素的影响较小，该技术广泛用于火灾应急处置和灾后救援。智能无人机搭载可完成各种计算机视觉及深度学习等人工智能计算，使无人机具备感知现场环境、自动辨识各类物体和实时有效反应的能力，搭配无人机机载相机可实时获取图像信息，通过图像处理算法进行分析，将采集到的火情数据回传监控中心，利用大数据技术，更精确的判断火情火势，为灭火救援工作提供决策依据，提升火灾处置救援效率。

无人机测绘技术在地质灾害调查中的应用

摘要：地质灾害的发生一般是人难以预料的，在灾害发生时，对于受灾地区的具体状况进行监测，能够有效展开救援等后续工作，使得民众的生活回归正常的秩序。由于一般受灾后的地区交通不便，外部救援力量无法及时达到，于是，借助科技手段无人机进行检测，能够在保证安全的情况下，及时传送回受灾地区的信息，与外部及时进行联系沟通。科学有效实现物资等救援力量的达到，以保证人民生命与财产安全。

关键词：无人机；测绘技术；地质灾害；应用

引言

测绘无人机主要利用遥感技术，对于受灾害地区的测绘调查活动，以及时回馈相对应的受灾地区的信息，土地流失情况，通过高分辨率实现对于灾害发生地点的遥感摄影。无人机最大的特点就是，体积小，方便灵活，方便快捷，操作简单等特点，最适合在无人区进行作业。随着无人机技术的不断发展，无人机测绘已经渗透到社会的很多领域，最常用的就是地质监测行业，利用无人机进行检测已经是目前地质检测行业的趋势。

1.

无人机的构成及特点

无人机主要由无线通讯，计算机信息处理以及GNSS组成。无人机中GNSS为主要部件，另外则有固定翼与多旋翼，高分传感器以及相关的数据处理系统。

无人机测绘的优势在于： （一）能够以最快的速度获取地表的数据与信息，因为无人机对于环境要求不是特别高，目前大多数进行的多为低空作业，因此基本的任务都能通过无人机完成。

（二）利用无人机测绘的画面都是高清画面，不用人为用相机进行拍照，主要原因在于无人机系统越来越高端，受限制的地方较少，因此利用无人进行作业是比较理想的选择。

（三）无人机在检测目标时，耗费的资金比较少，一般采用的是自动化装备，一般低空作业时，会预先进行定位操作，然后将摄影图像与定位结合，这样使得无人机在后期的维护时不需要耗费过多的资金，从而为大多数航拍爱好者与地质监测人员喜爱[1]。

1.

灾情信息评估

重大灾害指的是比如地震，火灾等突发性强，对大自然造成巨大破坏的危机事件。一旦发生类似的事件，对于人民生命财产安全，以及公共交通基础设施造成严重的损害，同时会导致电网电力的断网，信息中断，无法对受害人员进行能够及时有效的施救。就像2008年汶川地震时期，当时由于科技有限，还没有无人机检测技术，如果在这种发生时，能借助这些科技手段，至少在救援时，会得到更多的灾区信息，对于搜救工作会有极大的帮助。这个时期，借助无人机，能够实时进行对于灾区情况的信息传递，使外部救援力量能够准确到达受灾地区进行抢救工作。专家也能通过对于信息的分析，适时地进行战略战术的制定，为救援节省更多的时间，不必造成时间上的浪费。无人机进行低空作业时，可以借助计算机的图像矫正软件对于相关的影像进行矫正处理。在通过一系列的模型重组工作，将灾区情况进行三维空间的构造，然后经过处理的信息就可以以更加直白的视频方式呈现在指挥者面前，专家们通过这些珍贵的信息资料就可以完成相对应的决策部署。这些信息对于救助专家来说，可以在最短时间内制定出最快速的解决方案[2]。