宋俊鋒
自然災(zāi)害一直是人類關(guān)注并極力探索解決的問(wèn)題,威脅著人類的正常生存環(huán)境和社會(huì)發(fā)展。伴隨著氣候變遷、環(huán)境變化,小流域自然災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā),經(jīng)濟(jì)社會(huì)危害也更為顯著。如何減少因小流域自然災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問(wèn)題,成為地方政府自然災(zāi)害治理領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn),因此本研究以麗水市為例,通過(guò)應(yīng)急預(yù)案可視化與快速制圖的技術(shù)保障,探索小流域?yàn)?zāi)前預(yù)案制定和災(zāi)后指揮調(diào)度評(píng)估與救援技術(shù)保障的實(shí)現(xiàn)。
近年來(lái),全球自然災(zāi)害呈現(xiàn)多發(fā)、頻發(fā)、重發(fā)的態(tài)勢(shì),造成的直接經(jīng)濟(jì)損失也很嚴(yán)重。據(jù)應(yīng)急管理部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2021年我國(guó)各種自然災(zāi)害共造成1.07億人次受災(zāi),因?yàn)?zāi)死亡失蹤867人,倒塌房屋16.2萬(wàn)間,直接經(jīng)濟(jì)損失3340.2億元。小流域自然災(zāi)害特別容易受到氣候影響時(shí)有發(fā)生,造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失不可估量。鑒于此,本研究選取小流域分布廣、小流域山洪災(zāi)害發(fā)生頻繁的麗水地區(qū)為研究對(duì)象,探討應(yīng)急預(yù)案可視化與快速制圖對(duì)小流域自然災(zāi)害治理的運(yùn)用。
自然災(zāi)害是威脅人類生存與發(fā)展的主要因素,社會(huì)各界一直關(guān)注自然災(zāi)害的研究與實(shí)踐,并進(jìn)行了各種有益探索。1972年3月成立的聯(lián)合國(guó)救災(zāi)協(xié)調(diào)專員辦事處,對(duì)動(dòng)員和協(xié)調(diào)緊急救災(zāi)、促進(jìn)對(duì)自然災(zāi)害的研究、防治、控制和預(yù)報(bào)等方面發(fā)揮了重要的作用,加強(qiáng)了國(guó)際社會(huì)在災(zāi)害情況下的集體反應(yīng)。1923年,美國(guó)在社會(huì)科學(xué)研究理事會(huì)支持下設(shè)立的“美國(guó)自然災(zāi)害及其社會(huì)科學(xué)研究”課題,研究編撰了美國(guó)的洪水、颶風(fēng)、地震等主要自然災(zāi)害目錄,對(duì)美國(guó)歷史上自然災(zāi)害造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響進(jìn)行了匯總,是學(xué)界回應(yīng)自然災(zāi)害治理的實(shí)踐行動(dòng)。文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前國(guó)內(nèi)外對(duì)自然災(zāi)害的研究已經(jīng)納入了現(xiàn)代科技手段和元素,對(duì)自然災(zāi)害的形成、特征、分類以及防治等相關(guān)問(wèn)題的研究開始朝著準(zhǔn)確估測(cè)災(zāi)害等級(jí)、弄清時(shí)空分布的目標(biāo)探索,推動(dòng)了災(zāi)害制圖技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)在中小流域?yàn)?zāi)害中的探索運(yùn)用。
聯(lián)合國(guó)減災(zāi)科技委員會(huì)的調(diào)查顯示,中國(guó)屬于自然災(zāi)害嚴(yán)重的國(guó)家之一,各種類型的自然災(zāi)害經(jīng)常會(huì)發(fā)生。而對(duì)山區(qū)而言,小流域?yàn)?zāi)害又是常見的自然災(zāi)害。宮清華結(jié)合廣東或華南地區(qū)對(duì)小流域?yàn)?zāi)害進(jìn)行了系統(tǒng)研究,不僅在將小流域分成若干個(gè)坡溝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,將山地災(zāi)害的危險(xiǎn)性進(jìn)行了分區(qū),劃分為高、較高、中和低危險(xiǎn)區(qū),并結(jié)合GIS技術(shù),構(gòu)建了適合廣東省小流域的滑坡災(zāi)害預(yù)測(cè)模型,同時(shí)對(duì)該模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
麗水市位于浙江省西南浙閩兩省結(jié)合部,屬于典型的山區(qū)。地貌以眾山廣布、峽谷眾多、狹長(zhǎng)的山間盆地為基本特征。氣候情況屬中亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫17.8℃,年平均降水量1568.4毫米。麗水全域共有973條小流域,其中有集雨面積20km2以上的小流域河流189條、2026個(gè)重點(diǎn)防治村、4724個(gè)一般防治村。全市約有三分之一的農(nóng)村居民居住在山區(qū)小流域中上游地區(qū),影響的范圍廣、村落多、人口多。小流域洪災(zāi)不僅對(duì)生命安全和經(jīng)濟(jì)造成威脅和危害,也成為困擾麗水農(nóng)村農(nóng)民共同富裕的最大障礙。如2006年桑美臺(tái)風(fēng)造成慶元縣38人死亡;2015年蓮都區(qū)里東村山體滑坡,死亡38人;2016年的遂昌縣蘇村山體滑坡,死亡26人;2020年臺(tái)風(fēng)黑格比造成縉云白竹村洪災(zāi),死亡3人。
在小流域自然災(zāi)害中,災(zāi)后往往面臨惡劣的自然環(huán)境,如何在第一時(shí)間繪制出災(zāi)區(qū)地表全要素、全方位、無(wú)死角的三維實(shí)景地圖,為救援指揮環(huán)節(jié)提供空間數(shù)據(jù)支撐,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案可視化就至關(guān)重要。而達(dá)到這種理想的狀態(tài)的前提是,一方面要掌握自然災(zāi)害發(fā)生的原因、呈現(xiàn)的狀態(tài)、覆蓋的范圍,以及受災(zāi)的人員情況等一手資料;另一方面要明確獲取災(zāi)區(qū)通往非災(zāi)區(qū)的通道分布和數(shù)量情況,還包括有可能再次發(fā)生災(zāi)害的位置。而無(wú)人機(jī)傾斜攝影模型因其具備環(huán)境要求低、收集數(shù)據(jù)精準(zhǔn)且快速等特征,很好地滿足了這種應(yīng)急救災(zāi)的需求。
發(fā)生自然災(zāi)害的地區(qū)一般都有特殊的地理環(huán)境和地貌,不僅人員的疏散難度大,信息收集的準(zhǔn)確性與及時(shí)性也差。災(zāi)害發(fā)生后,如果天氣環(huán)境良好,可以用衛(wèi)星和載人飛機(jī)等傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行信息收集,如果天氣環(huán)境惡劣,無(wú)人機(jī)模型可以快速收集到清晰、準(zhǔn)確的一手資料,能讓救災(zāi)決策和管理人員迅速作出工作布局,并能在實(shí)施搶救的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最大效益,如減少經(jīng)濟(jì)損失、保障人員安全等。2015年蓮都區(qū)里東村山體滑坡時(shí),天氣持續(xù)降雨;2020年臺(tái)風(fēng)黑格比造成縉云白竹洪災(zāi)時(shí),災(zāi)區(qū)斷電、斷網(wǎng)、斷路(救援道路被淹)。在這種惡劣的環(huán)境下,救援工作的正常開展是很困難的。而無(wú)人機(jī)自帶的儲(chǔ)備電源以及靈活的機(jī)動(dòng)性彌補(bǔ)了災(zāi)后惡劣環(huán)境帶來(lái)的影響。與此同時(shí),還可以在災(zāi)后的環(huán)境下較好的完成數(shù)據(jù)二三維采集工作。數(shù)據(jù)采集后需要一系列的處理流程:首先是圖像的去霧、去噪處理;其次是處理好圖像幾何變形的技術(shù)問(wèn)題,以解決不同鏡頭下采集的重疊交集圖像的拼接;第三,在構(gòu)建三維空間模型的過(guò)程中,由圖像重疊、拼接或重組產(chǎn)生的幾何誤差校正,正射校正是需要解決的重要問(wèn)題,以此保障三維可視化輸出結(jié)果與實(shí)時(shí)的環(huán)境信息一致;最后運(yùn)用自動(dòng)化處理流程與機(jī)制,實(shí)現(xiàn)成果自動(dòng)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的功能。
既然是相對(duì)復(fù)雜的災(zāi)區(qū)環(huán)境,傳統(tǒng)文本式預(yù)案效果的發(fā)揮顯然不足以支撐實(shí)際需要,那么就意味著要在無(wú)人機(jī)設(shè)備選型和數(shù)據(jù)采集的實(shí)踐中做好規(guī)劃。首先,要對(duì)市場(chǎng)上主流的無(wú)人機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)查,考察續(xù)航能力、防風(fēng)防雨等級(jí)、鏡頭參數(shù)以及操控距離等。其次,要根據(jù)不同災(zāi)害類型,災(zāi)害等級(jí)與地形地貌,設(shè)計(jì)不同的應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)采集方案,并在合適的時(shí)候?qū)Ψ桨高M(jìn)行實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn),根據(jù)反饋情況對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化。第三,要在實(shí)景模型與多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)上攻關(guān),實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的管理,支持?jǐn)?shù)字化動(dòng)態(tài)預(yù)案的在線編輯,以適時(shí)應(yīng)對(duì)新情況。
災(zāi)后的應(yīng)急快速制圖與傳統(tǒng)的先調(diào)查收集信息,再分析信息籌備具體實(shí)施計(jì)劃的工作流程不一樣。應(yīng)急制圖保障任務(wù)一般都是臨時(shí)性、突發(fā)性、特殊性和緊急性的,需要提供實(shí)時(shí)、快速、有效、科學(xué)的測(cè)繪,能保障災(zāi)害發(fā)生中的信息采集和災(zāi)后救援的決策支持。而三維可視化應(yīng)急預(yù)案可以很好地解決這一問(wèn)題。三維可視化應(yīng)急預(yù)案是基于應(yīng)急資源信息開展具體工作,注重的是各部門職責(zé)范圍的描述和職責(zé)的有序履行,對(duì)預(yù)案的執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行可視化制作。當(dāng)二、三維應(yīng)急處置空間環(huán)境及場(chǎng)景信息是明確的,又有清晰的組織結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系明確的崗位責(zé)任,甚至包括時(shí)間事件的演變關(guān)系,就可以對(duì)直觀的處置細(xì)節(jié)進(jìn)行可視化描述,不僅可以推演、容易傳播、方便理解,還可以直接用于模擬演練,甚至可以開發(fā)二三維實(shí)景空間數(shù)據(jù)與多源數(shù)據(jù)融合功能,在三維實(shí)景地圖的基礎(chǔ)上直觀的表達(dá)應(yīng)急預(yù)案。
地質(zhì)災(zāi)害形勢(shì)嚴(yán)峻是不容回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。通過(guò)應(yīng)急預(yù)案可視化與快速制圖,一方面可以進(jìn)一步完善自然災(zāi)害防御體系,提高綜合防治能力;另一方面,有助于推動(dòng)精準(zhǔn)有效防御措施的實(shí)施,大幅減免自然災(zāi)害造成的人員傷亡,減少公共基礎(chǔ)設(shè)施損失、城鄉(xiāng)居民財(cái)產(chǎn)損失、城鄉(xiāng)企事業(yè)財(cái)產(chǎn)損失等直接經(jīng)濟(jì)損失以及其他巨額間接經(jīng)濟(jì)損失。
構(gòu)建小流域自然災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案可視化,建設(shè)災(zāi)前三維數(shù)字化檔案,災(zāi)后快速制圖,首先有利于實(shí)現(xiàn)自然災(zāi)害防治工作跨部門、區(qū)域和系統(tǒng)的協(xié)同在線辦理。其次是可以促進(jìn)相關(guān)區(qū)域自然資源系統(tǒng)“最多跑一次”深化改革和業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,全面提升各級(jí)政府管理部門公共服務(wù)效率和能力,增強(qiáng)突發(fā)性事件應(yīng)對(duì)能力。另外,能有效打通自然資源數(shù)據(jù)共享開放通道,為構(gòu)建區(qū)域內(nèi)自然災(zāi)害信息云數(shù)據(jù)庫(kù)提供基礎(chǔ)。