彩虹四无人机在应急测绘保障中的应用前景

彩虹四无人机在应急测绘保障中的应用前景

 ,曾丽 

广西壮族自治区自然资源调查监测院     广西南宁市       530000

摘要：本文结合应急测绘保障的相关概念，对彩虹四无人机应急保障能力展开分析。阐述其为地质灾害隐患排查、海洋灾害防治、常态化应急保障和自然资源调查监测等应用提供多源数据支撑发挥的重要作用。得出结论：彩虹四无人机在应急测绘应用中优势较为突出，可应用于自然资源调查监测等生态文明建设和经济社会发展服务领域。

关键词：彩虹四无人机；应急事件；测绘；应急保障

引言：近年来，各类突发事件所造成的人员伤亡、经济损失逐渐增加，应急测绘保障是处理各类突发事件的重要工作，而无人机在应急测绘保障中的勘测作用较为突出，彩虹四无人机在应急测绘保障中具有更便利的优势，能让我国应急测绘保障体系更加完善和成熟。

一．彩虹四无人机介绍

彩虹四无人机具有灵活机动的特点，能够在恶劣环境中飞行，获取比卫星遥感和普通航摄更高分辨率的影像，在应急测绘保障实际应用中，彩虹四无人机仅需要地面勘测设备、保障设备、地面维护设备、数据分析装置数个简单装置即可组成[3]。能够在1小时内完成起飞前准备工作，无人机系统中的卫星波可覆盖应急测绘保障区域，通讯保障直径可达900km，彩虹四无人机属于“侦察”、“打击”为一体的无人机系统，空气动力储备是彩虹四无人机的关键技术。在发生应急事件后，彩虹四无人机可快速起飞，对于远距离的应急任务，相关人员在评估彩虹四超视距链路后，往往能够合理的规划灾害区域的航线、正常起飞，或在指挥下有序飞行，直至完成应急测绘保障任务，同时满足周边城市的应急保障需求。彩虹四无人机可适应不同气候、地域的应急测绘保障要求，较其它无人机产品更成熟，功能更强大。

图1：彩虹四无人机结构示意图

二．应急测绘保障相关概述

应急测绘保障是贯穿突发事件的预防、应对、处置和恢复全过程中的重要基础工作，是国家突发事件应急体系的重要内容。应急测绘保障的根本目的是结合国家处理、预防、应对突发性自然灾害、公共卫生事件等突发事件的基本需求，为其提供地理信息数据、地图地形信息等测绘成果，使其凭借地理测绘结果制定更有效的处理方案。应急测绘保障工作中，相关测绘行政部门需要分别提供地图制作、导航定位、遥感监测等服务[1]。

近年来，随着社会经济水平的提升，突发事件处理要求明显提升，我国已经初步建立起覆盖全国的应急测绘保障体系。在大数据、人工智能、云计算、自动化控制等技术的支持下，我国所建立的测绘地理信息平台已能够在事件发生后的2小时内，快速的为各地区的应急指挥部门提供测绘结果，满足其应急处理要求。无人机是新时期应急测绘保障中的重要设备，无人机系统中的遥感影像、摄影测量功能可进一步保证应急测绘结果的准确性，为应急指挥部门提供更完整的数据信息，增强我国对突发事件的应急处理能力，有效控制该类事件造成的人员损失、经济或资源损失[2]。

三．彩虹四无人机在应急测绘保障中的应用现状

（一）应用现状

我国是世界上突发性地质灾害最严重的国家之一，地质灾害防治工作和人民群众生命财产安全息息相关，应对地质灾害的应急测绘保障任务责任重大。目前，随着我国应急测绘能力保障建设项目工作的开展，我国已经在全国12个省市中成立应急测绘基地，而彩虹四无人机是应急测绘基地中的核心设备。在应急测绘保障工作中，彩虹四无人机能够凭借优秀影像获取能力、续航能力以及长距离通讯能力，已全面覆盖全国测绘基地，使各地区具有较强的应急测绘保障能力[4]。

（二）应用案例

1.广西南宁基地彩虹四无人机成功首飞

2020年5月13日国家应急测绘保障南宁基地执行彩虹四无人机首飞任务并取得圆满成功。本次飞行用时1.5小时获取了梧州市粤桂合作特别试验区80平方公里的高分辨率影像，媲美小型固定翼无人机飞行高度900米的飞行时间5小时的效果。此次成功首飞，标志着广西省乃至中华地区突发事件应急测绘能力迈上新台阶。

图2：彩虹四无人机首飞范围示意图

2.应急保障

2021年7月23日第7号台风“查帕卡”从陆川进入广西，广西区气象局启动重大气象灾害（台风）Ⅳ级应急响应，为提高处理“急、难、险、重”任务能力，南宁基地彩虹无人机在距离玉林机场以东70公里的两广交界处进行跨省飞行训练，应对“查帕卡”过境。彩虹四无人机利用卫星链路实现了本场外70公里飞行控制，利用ADS-B设备实现了机场塔台的直接监控，回传实时视频，提供监测服务。

3.跨省联合应急测绘保障演练

2021年10月21日，全国多省联合举行了跨省应急测绘保障演练，广西南宁基地彩虹四无人机成功飞行。多部门综合运用遥感、地理信息和网络通讯等技术手段，圆满完成了南宁市三塘区及玉林市容县等6地山体滑坡地质灾害、重大洪涝灾害和大面积地面坍塌等应急测绘保障演练任务。首创部省协同应急测绘保障演练先河，充分展示了彩虹四无人机在突发事件处理中的应急优势。

图3：应急演练区域分布图

四.彩虹四无人机在应急测绘保障中的应用前景

（一）应用优势

随着近几年我国无人机研发技术体系的完善，彩虹四无人机在市场中的应用占据着较大份额，在我国应急测绘保障工作中，彩虹四无人机的性能优势非常明显[5]。相较于SW-1、DM-150W、Z5、V1000等型号的无人机，彩虹四无人机最大起飞重量1330kg，最大荷载能力345kg，续航时间可达35h，且具有多数据获取能力，可在2h内分别获取“视频数据”、“光学面阵影像数据”、“SAR数据”等。

再者，彩虹四无人机系统中，无人机“长航时”、“数据分析能力强”、“远距离控制”等优势可帮助相关部门有效应对各类自然灾害、突发事件，承担起各区域应急处理时获取遥感影像的根本任务，满足应急测绘中“第一张图”的勘测需求。在此过程中，彩虹四无人机可保持独立作业，可以在任意区域高效率的完成影像测绘任务，并灵活的确定作业模式，高速传输测绘数据[6]。据了解，彩虹四无人机的数据传输约为2.05Mbps，传输距离可达900km，应急测绘保障过程中无人机能够与指挥站顺利通信，甚至能够在下雨、风速超过25m/s时安全运行。彩虹四无人机机动性强，荷载高，在恶劣环境中亦能精准捕获影像，彩虹四无人机的分辨率可保持在0.2~4.8m左右，测绘面积可达20~960km2。近年来我国发生重大自然灾害中，无人机均是优先进行飞行作业，以获取第一手的地质资料提供给相关人员对灾害进行评估和进行应急决策。

（二）应用前景

1.多源获取测绘信息

原有应急测绘保障中，测绘设备运行中的数据源采集较为单一，所获取的图像数据、影像数据不完整，不利于应急测绘中灾情信息的快速分析。所以为提升应急测绘后灾情解译的准确性，还应多源头获取测绘信息，完整的提供测绘数据。彩虹四无人机在实际应用中可凭借内部系统中的“载荷传感器”、光学视频传感器、轻小型SAR等设备，全方位的采集突发事件现场的数据信息，并以3D模型、热红外视频、SAR数据为载体，记录现场测绘信息，为灾情分析打好基础[7]。

彩虹四无人机系统中的IXU-RSI900相机的幅宽约为116470像素，应急测绘保障中的覆盖面广、作业效率高。相关人员可应用彩虹四无人机中的摄像设备，大范围的采集测绘信息，同时以16位RAW格式输出。在不同天气条件下，彩虹无人机同样可多源头获取测绘信息，延长拍摄时间，在部分特殊区域内获取分辨率较高的影像信息，为应急测绘保障提供参考数据。

2.快速处理测绘数据

彩虹四无人机在进行测绘任务时，系统应急测绘软件能够快速的采集、预处理测绘数据，为应急事件的处理提供参考信息。应急测绘数据处理软件主要包括曝光的自动敷设、航拍影像自动分类、实时接收地理视频数据、显示并存储数据、地理信息编码等子系统[8]。该软件运行中可以通过数据信息中关键帧的快速拼接，保障应急测绘保障中影像数据的收集质量，自动化校订影像信息数据中的畸变差。同时能够自动化生成DSM数据、DOM数据，快速处理、获取应急保障所需的数据信息，第一时间为应急指挥部门提供事件发生区域的地理测绘信息。凭借彩虹四无人机快速的数据处理能力，未来我国应急测绘保障效率将会明显提升，相关人员可依据彩虹四无人机所获取的完整数据，制定处理方案，并结合实时数据信息进行决策，针对性改进应急处理方案，发挥应急测绘保障的根本价值[9]。

3.像控布设及精度控制

彩虹四无人机能够应对各类气候全天候进行测绘任务、采集影像信息。无人机系统中航测相机、集成吊舱、控制器等设备可使无人机处于稳定、安全的测绘状态，保障观测结果的实际精度[10]。并且随着IMU技术、航空摄影测量技术、POS定位系统在航空摄影领域中的应用，彩虹四无人机中的定位系统逐渐升级，系统中的POS系统可满足“大测区”的测绘要求。相关人员仅需在测绘区域的地面上布设少量的像控点，但是为确保测绘精度，还应采用PPK技术，通过免控的方式统计分析观测结果，使像控布设后的控制点测绘结果符合预期要求。

另一方面，彩虹四无人机在应急测绘保障中可将DEM精度检测中的误差控制在0.15m左右。彩虹四无人机在无控状态时，轻小型SAR设备、光学面传感器可采集原始的地理影像数据，并在POS系统作用下，自动化纠正影像成果。据了解，彩虹四无人机的影像图精度可控制在7.5m左右。之后，相关人员可实时回传经光学视频传感器的影像数据，为应急保障工作提供参考信息。处于有控状态时，相关人员应按照应急测绘保障需求，分别在彩虹四无人机测绘区域布设像控点，使DOM影像中像控点测绘精度保持在合理范围内。

4.推广前景

随着各类应急事件的发生，天气条件、环境信息、地理条件等因素对我国航空摄影技术的应用起到了明显的制约作用。但是为满足新时期应急事件的处理要求，需要利用轻小型的无人机设备，有效应用航空摄影技术，获取可靠的地质测绘信息，夯实应急测绘保障基础。彩虹四无人机作为新型无人机设备，不仅具有较强的应急测绘能力，对操作员培养周期短，可将野外测量工作转入室内，同时在应急事件处理中有着续航时间长、荷载大、适应力强等优势，所以值得在地质灾害严重的区域推广应用。而我国国土面积广阔，土地类型多样更加需要及时对各类自然灾害进行防范和排查隐患。因此，在我国应急测绘保障项目建设中，彩虹四无人机的推广优势非常明显，在应急测绘、航空摄影领域中有着广阔的发展前景。

五.结语

在应急保障体系运行中，凭借彩虹四无人机的信息获取、数据分析、飞行控制能力，满足应急事件处理中的测绘要求。并且随着近年来彩虹四无人机性能的完善，其在应急保障测绘中的应用价值更为突出，值得在应急保障工作中推广运用，成为我国应急测绘保障体系中的关键设备，更可靠的控制应急事件造成的各类损失，为保障人民群众的生命财产安全，维护社会和谐稳定发挥重要贡献。

参考文献：

[1]张永虎.中航时CH-4无人机在应急测绘保障中的应用能力浅析[J].青海国土经略, 2020(5):6-8.

[2]蒋汪洋,刘加生,吴薇.长航时固定翼无人机在黑龙江省应急测绘保障任务中的应用[J]. 测绘与空间地理信息,2020(01):5-6.

[3]李茂,高利锋,丁圣泽.无人机在应急测绘保障中的应用[J].军民两用技术与产品, 2018(02):2-3.

[4]陈笑峰,周兴霞,廖露等.基于POS的无人机航片快速纠正在应急测绘保障中的应用[J]. 科学技术创新,2020(05):3-9.

[5]张尚文.无人机倾斜摄影测量技术在应急测绘保障中的应用[J].内蒙古煤炭经济, 2018(13):2-5.

[6]徐地保,黄健,郑斌.基于低空无人机的测绘应急保障地图制作[J].中国科技成果, 2018(09):1-6.

[7]郭华,谢宏.物探专用无人机新时代的弄潮儿——地质调查新兵明星无人机“彩虹-4”亮相[J].科技中国,2018(1):13-18.

[8]景军.无人机倾斜摄影测量在应急测绘中的应用[J].地矿测绘,2020(02):3-5.

[9]姜坚,李加群,慕家彬等.测绘应急保障测绘装备和资料的管理研究[J].测绘与空间地理信息,2018(02):3-7.

[10]单中秋,吴跃锋,荆伟等.采用无人机技术实现临海市应急测绘保障的尝试[J].浙江测绘, 2020(05):56-58.