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无人机遥感技术在防汛救灾中的综合应用

作者

张绪隆 龚世伟 余晓豪

湖北省襄阳市水文水资源勘测局 湖北省襄阳市 441000;湖北省十堰市水文水资源勘测局 湖北省十堰市 442000;龙岩市水库管理中心 福建省龙岩市 364018

防汛救灾是灾害管理的重要组成部分,而无人机遥感技术的发展为防汛救灾工作提供了新的可能性。本文将探讨无人机遥感技术在防汛救灾中的综合应用,以提高救灾效率和准确性。

1 无人机遥感技术在防汛监测中的应用

1.1 水情监测与洪水预警

在防汛工作中,水情实时监测与洪水预警至关重要,无人机遥感技术凭借灵活高效的特点成为关键手段[1]。无人机搭载的高清摄像头与多光谱传感器,可快速获取河道、水库等水域的水位、流速、水体面积等数据。例如在长江流域汛期监测中,无人机按预设航线对重点河段进行高频次巡查,1 小时内即可完成 50 平方公里区域的扫描,通过图像识别算法精确测量水位变化,精度可达厘米级。结合气象数据与水文模型,可提前 4-6 小时预测洪水演进趋势,为防汛指挥部门及时发布预警、组织群众转移争取宝贵时间。此外,无人机还能深入地形复杂、人员难以抵达的区域,对溃坝风险点、堤防薄弱段进行针对性监测,弥补传统监测方式的盲区,极大提升水情监测的全面性与时效性。

1.2 灾害评估与风险分析

无人机遥感技术在灾害评估与风险分析领域发挥着不可替代的作用。通过获取高分辨率遥感影像,可直观展现洪水淹没范围、农田受淹程度、房屋损毁情况等信息。以河南郑州“7·20”特大暴雨灾害为例,无人机群在灾后 24 小时内完成全域航拍,利用图像解译技术生成灾害损失评估报告,精准统计出受淹面积达 120 平方公里、受损房屋超 5 万间,评估结果误差率控制在 5% 以内。基于这些数据,结合地理信息系统(GIS)构建灾害风险模型,可分析不同区域的洪水风险等级,为城市防洪规划、应急物资储备提供科学依据。同时,通过对历史灾害影像的对比分析,能够总结灾害发生规律,提前识别潜在风险区域,助力制定长期防灾减灾策略。

1.3 险情探测与人员救援

面对突发险情,无人机遥感技术能够快速定位险情位置、评估危险程度,为救援决策提供有力支撑。在山体滑坡、堤防决口等紧急事件中,无人机可迅速抵达现场,利用热红外传感器在夜间或恶劣天气条件下探测被困人员位置。

2 无人机遥感技术在灾后评估中的应用

2.1 灾情勘察与损失评估

灾后第一时间准确勘察灾情、评估损失是开展救援与重建工作的基础,无人机遥感技术在此过程中展现出强大优势。无人机可快速覆盖受灾区域,获取分辨率达 0.1 米的高清影像,清晰呈现道路中断、桥梁损毁、电力设施破坏等细节[2]。在 2022 年 9 月 5 日12 时52 分,四川甘孜州泸定县发生6.8 级地震后,无人机迅速发挥作用。震后 1 小时内,多架无人机便紧急升空作业。武汉大学学生团队研发的“及时图——高精度实时无人机测绘系统”,在 9 月 9 日就为灾区提供了近 20 平方公里核心震区的数字正射影像地图和震后首个高精度实景三维模型。四川省测绘地理信息局于 9 月 6 日派出彩虹-4 无人机从自贡凤鸣机场起飞,获取灾区 sar 数据 100 平方公里;9 月 7 日上午,又紧急派出由飞马 V100 组成的 2 支无人机队伍分别由自贡和成都出发,获取正射影像 18 平方公里。通过 AI 算法对这些影像数据进行处理,快速自动识别出受损建筑 1200 余处、道路塌方点 56 处。结合建筑物结构信息与市场价格数据,自动生成经济损失评估报告,评估效率比传统人工方式提升 80% 以上,为政府在震后短时间内制定救灾预算、申请救援资金提供了可靠依据,助力救援与重建工作迅速开展。

2.2 灾后重建规划与监测

无人机遥感技术为灾后重建规划与实施监测提供了全方位的数据支持。在规划阶段,利用无人机获取的地形地貌数据,结合 GIS 技术构建三维模型,可科学规划居民安置点、基础设施布局。。在九寨沟地震灾后重建中,2017 年8 月地震致使火花海堤坝严重损毁,周边生态环境破坏严重。科研团队借助无人机获取高分辨率影像数据,详细掌握了灾区地形地貌、受损建筑分布以及生态破坏范围等情况。利用这些数据结合 GIS 技术构建三维模型,科学规划重建区域,精准定位居民安置点,合理布局基础设施。

2.3 灾害救援过程监控与评估

无人机在灾害救援过程中可实时监控救援动态,评估救援效果。救援现场环境复杂多变,无人机通过高空视角实时回传画面,让指挥中心掌握救援队伍分布、物资投放情况、被困人员转移进度等信息,实现远程精准指挥。例如在森林火灾救援中,无人机持续监测火势蔓延方向与强度,引导消防队伍科学部署力量,有效控制火势。救援结束后,通过对比救援前后的遥感影像,分析救援措施的有效性,总结经验教训。

3 无人机遥感技术在灾害管理中的综合应用

3.1 数据融合与综合分析

在灾害管理领域,无人机遥感技术展现出强大的数据融合与综合分析能力。以 2024 年湖南省郴州资兴市暴雨灾情为例,应急管理部国家减灾中心迅速响应,调度专业无人机应急监测队伍奔赴现场。

监测队伍使用无人机采集高精度二维影像,覆盖范围超百平方千米。与此同时,国家减灾中心运用数据融合手段,将无人机影像数据与当地气象部门此前提供的强降雨预报数据、水文站记录的水位涨幅数据,以及地质部门的地形地貌数据整合。通过大数据分析与机器学习算法构建模型,精准圈定了洪涝灾害高风险区域,预测受灾范围与实际受灾情况的误差率控制在极小范围,为救援力量提前部署争取了宝贵时间。

在灾后评估阶段,融合多源数据,对受灾区域的农作物受损面积、房屋损毁数量、基础设施破坏程度进行综合分析。据统计,经数据融合分析得出的灾害损失评估报告,与传统单一评估方式相比,评估内容完整性提升 50% 以上,为后续救灾物资调配、灾后重建规划提供了科学、全面的依据。

3.2 技术创新与实践探索

随着技术发展,无人机遥感在灾害管理中的应用不断创新。新型无人机配备高光谱成像仪、激光雷达(LiDAR)等先进传感器,能够获取更丰富的地物信息。例如 LiDAR 技术可快速生成高精度数字高程模型,用于洪水淹没模拟与溃坝风险评估。在实践方面,无人机集群协同作业模式逐渐成熟,多架无人机分工合作,同时执行监测、救援、通信中继等任务,显著提升作业效率。此外,无人机与卫星遥感、地面传感器网络的协同应用也成为趋势,形成“空-天-地”一体化监测体系,实现对灾害的全时段、全方位监控,推动灾害管理向智能化、精准化方向发展。

4 结语

无人机遥感技术凭借高机动性、高分辨率、实时性强等优势,在防汛救灾各环节发挥着重要作用,极大提升了灾害管理的效率与准确性。未来,随着技术的持续创新与应用模式的不断完善,无人机遥感技术将与更多先进技术深度融合,为灾害防范、应急救援、灾后重建等工作提供更强大的技术支持,在构建智慧化灾害防控体系中发挥更大价值。

参考文献:

[1]本刊编辑部.防汛救灾实战中的无人机遥感监测[J].中国减灾,2021,(23):10-11.

[2]罗伟儿,武志宏.洪涝灾害无人机遥感监测自动化解译分析与制图应用[J].中国减灾,2021,(23):16-17.