王經(jīng)運(yùn)

（中國(guó)安能集團(tuán)第二工程局有限公司，南昌330096）

1 引言

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)技術(shù)取得了新的突破和進(jìn)展，被廣泛應(yīng)用于與各個(gè)領(lǐng)域，如農(nóng)業(yè)、軍事、搶險(xiǎn)救災(zāi)等。無(wú)人機(jī)能夠應(yīng)對(duì)各種環(huán)境和地形，可承擔(dān)實(shí)施監(jiān)控、運(yùn)輸?shù)热蝿?wù)，這些特點(diǎn)使無(wú)人機(jī)可以在災(zāi)害發(fā)生時(shí)對(duì)受災(zāi)情況進(jìn)行高效的監(jiān)控，將災(zāi)情第一時(shí)間傳輸給救援人員，從而提高救援效率和安全性。以下以浙江麗水遂昌特大滑坡為例，分析無(wú)人機(jī)在搶險(xiǎn)救援中的應(yīng)用。

2 無(wú)人機(jī)簡(jiǎn)介

2.1 無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的組成

無(wú)人機(jī)的監(jiān)控能力依靠遙感系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，遙感系統(tǒng)具有機(jī)動(dòng)、快速、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，主要由無(wú)人器飛行控制技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、GPS 差分定位技術(shù)等技術(shù)的應(yīng)用共同實(shí)現(xiàn)。根據(jù)實(shí)際情況和要執(zhí)行的任務(wù)，還可以改變無(wú)人機(jī)中相機(jī)的配置，如普通相機(jī)、傾斜相機(jī)、紅外熱成像等，從而多方面、廣區(qū)域的收集災(zāi)害數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)更具參考性[1]。

2.2 無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)

2.2.1 安全性高

無(wú)人機(jī)通過(guò)操作器進(jìn)行控制，不需要有人員進(jìn)行駕駛，因此，十分安全，可以執(zhí)行一些危險(xiǎn)的任務(wù)，能夠深入重災(zāi)區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集工作。

2.2.2 靈活性高

與傳統(tǒng)的飛機(jī)相比，無(wú)人機(jī)的體型較小，易于操控，十分靈活，在天氣正常的情況下，可以隨時(shí)起飛并高效地完成相應(yīng)任務(wù)。

2.2.3 監(jiān)控速度快，檢測(cè)范圍廣

空中障礙物較少，無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)可以高速的移動(dòng)，及時(shí)感到受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行拍攝。同時(shí)，從高空中可以看到更廣的受災(zāi)范圍，能監(jiān)控到更多地區(qū)[2]。

2.2.4 影像清晰、分辨率高

無(wú)人機(jī)飛行高度較低，沒(méi)有云層和霧氣的干擾，利用高分辨率的相機(jī)能拍出顯示出清晰地視頻和影像。

2.2.5 測(cè)圖精度高

無(wú)人機(jī)飛行高度在50～1000m，低高度的飛行使無(wú)人機(jī)能夠清晰地顯示出地形構(gòu)造，精確度可達(dá)0.05～0.2m，能夠滿足精細(xì)繪制的需要。

2.2.6 經(jīng)濟(jì)性高

無(wú)人機(jī)體型小，不需要占用地方進(jìn)行停放，對(duì)電能、燃料等能源的消耗也很少，操作系統(tǒng)簡(jiǎn)單方便，操作人員能很快地上手，降低了人員培訓(xùn)的經(jīng)濟(jì)消耗，同時(shí)，易于保養(yǎng)，大大減少了維修保養(yǎng)所耗費(fèi)的資金。

3 無(wú)人機(jī)在遂昌山體滑坡災(zāi)害救援過(guò)程中的應(yīng)用情況

3.1 災(zāi)情分析

2016 年，受臺(tái)風(fēng)及連續(xù)強(qiáng)降雨的影響，浙江遂昌縣北界鎮(zhèn)蘇村破崩臺(tái)山體發(fā)生大規(guī)模山體滑坡，滑坡共摧毀掩埋房屋30 余棟，造成28 人失聯(lián).滑坡體面積約為2.35×105m2，體積約為8×105m3，滑坡體在高速滑入桃溪河后形成了高達(dá)25m 的堆積壩，使得桃溪河產(chǎn)生斷流，水位提高了20m，極大地危害了當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全，并給當(dāng)?shù)氐慕煌ā⑼ㄐ诺仍O(shè)施造成了嚴(yán)重的損害。

武警水電二總隊(duì)在經(jīng)群眾聯(lián)系得知上村受災(zāi)后立即展開(kāi)救援行動(dòng)，利用衛(wèi)星和實(shí)地對(duì)照迅速掌握受災(zāi)地點(diǎn)，隨后連夜趕到受災(zāi)地點(diǎn)開(kāi)展救援工作。

3.2 無(wú)人機(jī)幫助掌握災(zāi)情情況

救援隊(duì)伍在進(jìn)入受災(zāi)區(qū)域后迅速利用無(wú)人機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行了勘察，對(duì)受災(zāi)情況有了基本掌握后針對(duì)性地提出了3 個(gè)重要的勘察任務(wù)：尋找失聯(lián)人員及其周?chē)h(huán)境、桃溪河河道堵塞情況、滑坡體運(yùn)動(dòng)情況。根據(jù)這些任務(wù)的指導(dǎo)性，無(wú)人機(jī)從不同方面對(duì)受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行了拍攝，在經(jīng)過(guò)軟件處理后構(gòu)建出了三維實(shí)體模型，并得到了相關(guān)影像。通過(guò)這些數(shù)據(jù)對(duì)受災(zāi)情況有了基本的掌握，以下將進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

3.2.1 失聯(lián)人員搶救情況

受災(zāi)群眾的生命安全在搶險(xiǎn)救災(zāi)中是第一位，因此，確認(rèn)失聯(lián)人員的位置是無(wú)人機(jī)勘察的首要工作。根據(jù)無(wú)人機(jī)所拍攝的正射影像數(shù)據(jù)，救援人員繪制了受災(zāi)區(qū)域的埋深圖。

從圖1 和圖2 可以看出，下游A 區(qū)受災(zāi)情況較輕，掩埋深度低于10m，部分房屋未被掩埋，存在生還人員的概率大；中部B 區(qū)受災(zāi)情況極為嚴(yán)重，滑坡體將這一區(qū)域完全掩埋，掩埋深度在10～30m，同時(shí)，被堵塞的桃溪河水迅速升高，脫離河道灌入這一區(qū)域，使這一區(qū)域被完全浸潤(rùn)并形成滲流，人員存活可能性大大降低；上游C 區(qū)受滑坡體影響較小，但處于堰塞湖區(qū)域，人員存活難度較高。

通過(guò)對(duì)滑坡區(qū)域埋深圖的分析，救援隊(duì)從人員生還概率較大的A 區(qū)域開(kāi)始救援工作，在救援的過(guò)程中對(duì)B 區(qū)域進(jìn)行更精確地勘探，繪制堰塞體的剖面圖，尋找合適的位置進(jìn)行導(dǎo)流槽的挖掘工作，排除決堤危險(xiǎn)，避免河水高漲產(chǎn)生二次傷害。

圖1 9月30日正射影像圖

圖2 9月30日滑坡區(qū)域埋深圖

保留第一災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)對(duì)后續(xù)的搶救和分析工作具有重要的意義，但搶險(xiǎn)救災(zāi)工作會(huì)使第一受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)被破壞，利用無(wú)人機(jī)所拍攝的正射影像能很好地保存第一現(xiàn)場(chǎng)的情況，方便后期的災(zāi)情還原，為救援工作的推進(jìn)提供一些參考。

3.2.2 后續(xù)救援情況

在對(duì)受災(zāi)情況有了基本了解之后，救災(zāi)隊(duì)伍迅速開(kāi)展了救援工作，多項(xiàng)工作同時(shí)展開(kāi)：A 區(qū)域的挖掘工作、堰塞湖排險(xiǎn)方案的確定工作、滑坡殘留提的監(jiān)控工作。在此基礎(chǔ)上，和當(dāng)?shù)卣块T(mén)取得聯(lián)系，對(duì)受災(zāi)群眾的人數(shù)有了進(jìn)一步的確定，對(duì)獲救人員進(jìn)行登記和安置。根據(jù)災(zāi)后正射影像，救援技術(shù)人員采用技術(shù)手段分析相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)失聯(lián)人員的分布圖進(jìn)行了繪制（見(jiàn)圖3）。

圖3 失聯(lián)人員分布圖

救援工作進(jìn)行的過(guò)程中，在天氣允許的情況下，無(wú)人機(jī)每天都會(huì)對(duì)受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行正射影像的采集，并對(duì)失聯(lián)人員的遺物進(jìn)行位置的確認(rèn)，將坐標(biāo)發(fā)送給救援人員，方便救援工作的展開(kāi)；同時(shí)，監(jiān)控山體和堰塞湖的狀況，防止出現(xiàn)二次災(zāi)害威脅救援人員的安全。通過(guò)無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控很好地避免了復(fù)雜的地形對(duì)救援工作產(chǎn)生阻礙，有效地將救援范圍縮小，提高救援效率，同時(shí)保證了救援人員的生命安全。

堰塞湖的存在使救援工作的危險(xiǎn)性大大提升，極大地降低了救援效率，未解決堰塞湖的威脅，無(wú)人機(jī)對(duì)堰塞湖進(jìn)行了細(xì)致全面的檢測(cè)。將正射影像和實(shí)地勘察數(shù)據(jù)相結(jié)合，救援隊(duì)伍創(chuàng)造性的相處了“先北槽南降，再南槽北降”的排險(xiǎn)方案，有效解決了堰塞湖的危險(xiǎn)[3]。

3.3 無(wú)人機(jī)在救援工作中體現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題

3.3.1 無(wú)人機(jī)續(xù)航能力較差

無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力較差，只能飛行1h，其監(jiān)測(cè)面積受續(xù)航能力的影響大大降低，一定程度上影響了檢測(cè)效率，還有很大的進(jìn)步空間。

3.3.2 數(shù)據(jù)處理難度大

無(wú)人機(jī)所傳回來(lái)的拍攝影像和數(shù)據(jù)數(shù)量巨大，普通計(jì)算設(shè)備很難及時(shí)處理，使制圖成果出現(xiàn)了一定的滯后性，同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和傳輸速度的影響，數(shù)據(jù)的傳輸效率較低。

3.3.3 受天氣影響較大

在下雨天或霧氣較大的天氣里，無(wú)人機(jī)的飛行速度受到一定程度的影響，無(wú)法進(jìn)行監(jiān)察工作。

3.3.4 負(fù)載物品質(zhì)量較重

無(wú)人機(jī)所配置的各種拍攝鏡頭、紅外檢測(cè)設(shè)備、正射影像拍攝設(shè)備等物品的質(zhì)量較重，使無(wú)人機(jī)的荷載增加，即增加能耗，又增加了操作難度。為解決這一問(wèn)題，應(yīng)對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，替換為小型精細(xì)的設(shè)備，減少無(wú)人機(jī)的荷載。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)在此次救援工作中發(fā)揮了巨大的作用，其實(shí)用性得到了進(jìn)一步的確定，并且積累了許多救援經(jīng)驗(yàn)。研究人員應(yīng)根據(jù)本次救災(zāi)過(guò)程中無(wú)人機(jī)存在的問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，讓無(wú)人機(jī)發(fā)揮更強(qiáng)的救援作用。