无人机测绘在重大突发事件中的应用和影响

李国桥 岳佳伟

(1.河南省地质矿产勘查开发局 测绘地理信息院，河南 郑州 450006；2.华北水利水电大学 测绘与地理信息学院，河南 郑州 450046）

无人机早在20 世纪20 年代便已出现，最初是作为训练靶机用于军事领域。2001 年，无人机技术开始进入航拍、农业植保、测绘等民事领域，大大拓展了其应用范围。现今低空无人机技术和无线操控技术的发展和应用，让利用无人机进行航拍的梦想成真。在此次新冠肺炎疫情中，凭借时效性强、范围广等特点，无人机在应急报道、应急响应救灾、体温监测、抗疫宣传、测绘建设工程中发挥了重要作用。

1 应急报道方面

无人机新闻报道指使用无人机对新闻事件进行摄影报道，特殊情况下也可为突发事件提供及时报道[1]。

无人机航拍在新闻采访中拥有以下特点：

（1）拍摄成本低廉。在过去对灾难现场进行航拍，只有大型新闻机构才能承担起雇用直升机和专业飞行员的高额费用，而如今采用无人机大大降低了拍摄成本。

（2）安全风险较小。灾难事故现场，记者采访的危险系数较高。而无人机飞进现场航拍，克服了地面上的恶劣环境。

（3）传播时效性强。无人机携带方便，操作简便，场地要求低，能迅速升空作业，可以大大提高新闻报道的时效性。

（4）表现空间拓宽。无人机打破了对灾难记录的传统手法，采取立体化、全方位形式了解事故现场状况，拓宽了新闻表现空间。

2015 年8 月12 日，天津市瑞海国际物流有限公司危险品仓库发生火灾爆炸事故。15 日清晨，为了尽快还原现场实景，《新京报》首席记者陈杰通过航拍记录了这一画面，爆炸现场烟雾逐渐散去，中心处出现一个巨大的坑，现场情况清晰可见。（如图1 所示，《新京报》记者陈杰拍摄）

2020 年1 月30 日，武汉火神山医院建设进入冲刺阶段，微博发布的无人机直播，让公众全方位了解现场建设情况。（如图2 所示，新华社记者才扬拍摄）

图1 天津爆炸事故现场

图2 火神山医院建设现场

2 宣传方面

无人机在高空巡视时，受到地形因素影响较小，几乎能够到达任何区域获取地面信息，对研判各种突发和异常情形有较强的辅助作用，既可以让公众及时获得必要的提醒和帮助，又能在疫情期间减少不必要的接触或其他人为因素的干扰，降低感染风险[2]。

（1）无人机巡视检查

在无人机上搭载扩音系统，可以将地面情况尽收眼底，达到了巡视检查的目的，特别是在疫情期间，无人机可在人群密集的街道、广场、小区、村庄等场所进行巡逻宣传，为工作人员巡查街头路面提供了便捷路径。

（2）警用航拍无人机宣讲

警用航拍无人机（如图3 所示）能帮助警察更好地维护秩序和为人民服务。疫情期间，在柳州东收费站，警用无人机在上空喊话，提醒过往司机收费站设有体温检测点，请大家积极配合，打开车窗准备进站。

（3）长滞空系留无人机协助交通管理

长滞空系留无人机（如图4 所示）在原有无人机基础上，增加了一条导线将无人机与地面联系起来，从而完成对无人机的供电，解决了无人机续航问题，实现了24小时滞空。同时无人机携带有摄像头、喊话器、照明灯等附件来完成对交通道路上的监控和管理[3]。

图3 警用航拍无人机

图4 长滞空系留无人机

3 物资运输方面

在突发事件现场，若地上交通处于瘫痪状况，救援部队只能步行背着物资赶往灾区，甚至可能使得救援部队无法抵达灾祸现场，此时无人机的重大作用就凸显出来。通过无人机装载急需物资，如血液、药物、医疗设备等，指挥人员只需在控制中心发布指令，无人机就可在灾区上空大规模集中，并以最快速度完成物资运输。小型物资运输无人机（如图5 所示）主要运输药品、口罩等轻便物资，大型物资运输无人机（如图6 所示）主要运输医疗机械设备等昂贵物资。

图5 小型物资运输无人机

图6 大型物资运输无人机

2019 年7 月31 日，在凉山州阿土列尔村，四川省卫生健康委员会与中国电信四川分公司、四川傲势科技有限公司开展了全国首次灾难医疗急救智慧送药（如图7 所示）演练，通过中国电信5G 网络与现场视频实时连接，将数据回传到成都市的中国电信四川分公司指挥中心[4]。此次演练取得圆满成功，为中国灾难医疗急救指挥提供了新思路、新方法、新的成功案例。

在新冠肺炎疫情中，湖北武汉作为全国暴发点之一，急需大量口罩、防护服、护目镜等一次性防护物资。无人机运输起到了重要作用，例如：无人机从顺丰速运湖北区将军路点部到武汉金银潭医院，仅耗时七分钟[5]（如图8 所示）。

4 测量方面

无人机测绘将一套RTK 定位模块集成到无人机飞行平台，并搭载相应的减震系统、镜头、相机及相关软件来处理、生产实景三维模型，内业处理则是基于三维模型生产数字线划图。

图7 智慧送药

图8 顺丰速运

4.1 无人机测量特点

（1）无人机拍摄范围大、空间广。无人机本身具有较好的机动性能，受客观因素（如地形因素和人为干扰）影响较小，相比传统测量拍摄范围更广，监控范围更大，拍摄更加灵活，既能对大范围区域进行高空作业，又能拍摄小范围区域，进行数据采集和预处理。 （2）无人机有较强的工作效率和灵活的周期性。只需按正确操作在测量区域上方飞行拍摄获取数据，然后经内业处理数据，因此，较传统测量方式，无人机测量效率更高，时间更短，周期更灵活。

4.2 无人机测量建设

在火神山医院建设过程中，无人机的应用价值体现得淋漓尽致。在条件有限的情况下，无人机替代人力操作，高效地完成建筑工作乃至高危工作，还能在高空延时摄影，以更广的视角实时复现建设过程[6]。

（1）提供全方位、全周期的工程安全管理

在火神山医院建设中，无人机“一键起飞，一键返航”的定制功能，便于在工地实施更加精细化的实时监管，合理安排人力和巡检时间，可针对建筑工程作业，安全无死角地进行定点巡检、实时预警，极大减少工程安全事故的发生。无人机巡检监测，把现场施工状况和进度实时显示在系统上，可供全面了解不同施工阶段的详细数据，方便记录工程日记并回顾。

（2）提供高效、精准的土方测量

土方测量时，采用无人机自动化采集所需区域的地块属性信息，将得到的数据同步到网络云存储端，构建精度比传统模型高的数学模型，运用构建的模型来计算土方量。利用无人机的便捷、高效率、高精度，监督测量每日的土方施工量，精确掌握施工进度。与传统建筑工程模式、传统测量和绘图手段相比，无人机测绘能提供更为全面直观的数据，为工程施工、精细管理等提供有效的技术支持。

采用无人机测量作业，短时间内即可完成外业工作，相对于传统测量方式，具有测量时间短、工作效率高的特点，在分析土地成本和复垦工程的效益方面，可提供有效依据。

（3）提供更加高效的测绘手段

在火神山医院建设中，使用移动激光雷达系统弥补了传统作业方式效率低下的问题，降低了恶劣地形环境带来的施工影响。激光雷达测绘无人机可以从空中实时实现光点云建模，精密程度提高了一个等级。干涉雷达可以叠加分析多期数据，对所属区域进行稳定性分析，确定不稳定时期与位置，火神山医院建筑物的变形分析离不开该技术的支撑。此外，建设工程的三维图和正射影像图起到了决定性作用，真实地记录和构建三维场景，使得通过采集和显示技术传递的信息更加真实直观，让火神山医院建设更加迅速。

4.3 无人机测量的应用

在山区地质灾害调查方面，在调查点进行实测，采用录像、拍照或者绘制素描图方式绘制剖面线[7]。预估地质灾害造成的损失并进行分析，从而预测灾害影响范围，为后期维护奠定基础。

在桥梁方面，桥梁的主要结构，例如桥梁墩台、支座及横梁的变形监测也可依靠无人机[8]。采用无人机驾驶技术，采集桥梁结构的相关数据，为分析桥梁裂缝状态提供依据。

在水域方面，空域申请和气候是水域监测的两大影响因素，但无人机系统凭借其机动性能和响应能力，可快速对水域的生态环境和突发事件进行监测[9]，提高了水域监测的灵活性，解决了这两大问题。

利用无人机三维建模技术（如图9 所示），绘制灾区现场实景图和灾害类型图，对采集到的各类信息进行评估预测，从而为灾区救援工作提供理论依据。

利用无人机气象观测技术，实现了基于无人机平台的气温、气压、相对湿度、风速、风向、颗粒物浓度等气象要素的采集与实时传输[10]，在气象观测预报、环境监测、资源配置等领域发挥重要作用。

无人机航测技术大大提高了工作效率，优化了农村地籍调查的工作流程，保障了农村地籍工作中数据的可靠性和准确性[11]。航测技术流程如图10 所示。

5 结论

凭借报道迅速、宣传广泛、无须接触等特点，无人机在新冠肺炎疫情防控阻击战中得到了充分应用，减轻了相关人员的工作强度。利用先进技术防灾救灾减灾，是科技发展的一部分，相信在科技工作者的共同努力下，无人机在未来必将发挥更重要的作用。

图9 无人机三维建模技术

图10 航测技术流程