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专业科普：【全国防灾减灾日】应急测绘保障先行

发布人：郭韩发布日期：2022-05-13

今年5月12日是我国第14个全国防灾减灾日，主题是“减轻灾害风险，守护美好家园”。在党和政府的长期努力下，我国应急测绘保障体系基本形成，预防和抵御灾害的能力大幅提高，为人民群众生命安全筑起坚实屏障。那么什么是应急测绘保障体系？测绘地理信息先行作用如何体现？如何助力科学救灾？让我们一起来了解一下吧！

测绘如何助力科学救灾？

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视频链接

防灾减灾是一个涉及多学科的系统工程，其中测绘地理信息学科的主要任务是为防灾减灾科学决策提供灾害预测、灾情评估、救灾和灾后重建相关的地理空间变迁基础信息和应急测绘服务。[1]为提高整体测绘应急保障能力，达到国际领先水平，有效应对各种突发事件，我国决定构建新时代应急测绘保障技术体系。

应急测绘保障体系

2021年12月21日，我国自然资源部正式宣布，国家应急测绘保障能力建设项目竣工验收，这也标志着我国应急测绘保障体系初步形成。

该项目于2016年立项，其主要目标为满足突发事件应急处置对地理空间成果与服务的需求，进一步提升应急测绘技术水平，全面构建反应快速、协调有序、资源整合、保障有力的全国应急测绘保障体系。项目的主要建设内容包括：

①建设国家航空应急测绘能力和国家应急测绘保障分队能力，通过“天‐空‐地”一体化应急协同观测，快速获取灾害现场的高分辨率影像数据，主要解决灾害信息“看得清”的问题；

②建设国家应急测绘资源共享能力，实现现场信息的快速传输与共享，主要解决现场灾情信息“传得快”的问题；

③建设国家应急测绘中心能力，对灾情数据进行快速处理、分析、解译，紧急制作灾后一张图，及时提供保障服务，主要解决“用得好”的问题。

通过以上4种能力建设，实现对灾害现场信息“看得清、传得快、用得好”，为构建新时代国家应急测绘保障技术体系打下坚实基础。[2]项目的总体架构如图所示：

图1 国家应急测绘保障能力建设项目[3]

应急测绘关键技术

要构建一个功能强大、反应迅速的应急测绘保障体系，离不开先进技术的支撑。测绘领域的诸多技术均可用于应急安全保障，许多学者也提出了较为完善的应急测绘保障技术体系，大多包括现场信息获取、数据统计分析、信息动态服务和跨媒介可视化表达等技术环节，现选取几种主要技术介绍如下：

01 “天‐空‐地”一体化观测网络

1）北斗地基增强的高精度定位导航授时系统（positioning navigation and timing,PNT）。高精度的定位框架是获取高精度灾情空间信息的基础，利用以北斗为主、兼容其他卫星导航系统的高精度卫星导航服务体系，结合当前中国广泛建设的地面基准站网，利用卫星、移动通信、数字广播等播发手段，在灾情区域可提供厘米级实时高精度导航定位授时服务。

2）高频次迅捷无人航空器区域组网观测。我国应急测绘保障体系中的国家航空应急测绘能力建设,将全国划分为12个国家航空应急测绘保障区(即基地建设),部署8套中航时固定翼无人机航空应急测绘系统,17套短航时固定翼无人机航空应急测绘系统,7套无人直升机航空应急测绘系统,形成了对突发事件区域大范围多源数据获取、重点区域快速获取、应急前线机动灵活调用资源的应急测绘保障能力,将现场信息“第一时间”获取时限缩短到6小时以内。

图2 中航时固定翼无人机航空应急测绘系统

此外还可通过遥感星座应急联合机动观测，快速采集突发事件区域的卫星影像；使用地基合成孔径雷达（ground‐based synthetic aperture ra‐dar,GB‐SAR）技术对监测区域进行高精度形变观测，及时获取和发布监测区域滑坡预警信息，有效避免二次灾害的发生。

02 海量空间数据高效处理技术

如何在最短的时间内高效处理获取到的“天‐空‐地”协同获取的海量空间数据，并从中提取到关键的灾情信息，需要一种高性能数据处理技术，以及灾情智能化信息提取与解译方法。

1）软硬件集成的快速处理技术。通过多种技术手段，实现遥感影像实时在线高效处理，为信息处理结果的获取提供便捷途径。

2）智能化灾情信息提取技术。利用计算机视觉、自然语言处理和神经网络等模型技术，从遥感影像、监控视频等数据中针对道路、房屋建筑等典型空间对象进行高精度识别与提取，从而实现基于时序影像数据的灾损信息的智能化对比提取与综合解译。

图3 应急勘测多功能工作方舱

03 地理信息云平台动态服务共享技术

面向应急测绘资源数据网络化快速传输和协同服务需求，需要解决应急空间信息来源广泛而类型不一、快速共享和地理信息安全保密的难题。

在构建国家应急测绘快速传输网络的基础上，可通过分布式地理信息数据服务集成技术实现应急测绘资源智能化搜索和快速传输；

同时，结合可信加密、区块链共享等技术，研究空间信息加密与区块链安全共享机制与方法，可推动网络环境下应急测绘数据的安全防护与广泛共享。

04 跨媒介多灾种信息可视化表达

围绕灾情信息空间化表达与交互展示、空间聚合与地理分析等关键需求，利用获取的灾区激光点云数据、影像数据等对灾害现场一体化三维场景快速重建、可视化场景与实时观测数据及空间分析的集成表达、灾情专题图快速制作，是进行灾情分析、灾害评估、应急救援的重要支撑技术。

1）知识驱动的灾后一张图快速制图方法。将专家和经验积累的制图知识与应急空间信息一体化建模，构建知数一体化制图数据库；同时利用多种制图技术，开发应急测绘快速制图系统，将单幅应急地图制图时间缩短到1 h以内。

图4 河南郑州“7·20”特大暴雨灾害二维地图大屏

2）多尺度、多维度的灾情信息交互式表达。防灾减灾工作需要面对复杂的三维立体空间现场环境，多尺度、多维度的灾情信息交互式表达也是项目建设的重要能力之一。利用高效的三维空间数据组织管理和动态调度机制，可实现应急场景的复杂三维场景实时绘制，从而实现灾情场景的模拟与重现。

图5 河南郑州“7·20”特大暴雨灾害三维场景

图6 虚拟现实用于应急指挥的无人机模型

结语

应急测绘保障被誉为“灾区上空的眼睛”,尤其是实时的地理信息数据,更是起到了不可或缺的重要作用。

舟曲泥石流、雅安地震、茂县滑坡、郑州暴雨……一群测绘人无畏风险、逆风前行,在这些重特大灾害现场都留下了他们的足迹,留下了测绘人一心向党,一心为民的奉献与无私,同时也展示了测绘技术和测绘无人机在救援中的独特优势。他们发挥连续作战的精神,利用无人机及时获取灾后现场数据,快速制作出遥感影像图,利用数据成果开展灾情分析,为领导科学决策和各方救援提供及时的应急测绘保障支撑,从而得到高度认可和广泛赞誉。[4]

相信在不久的将来，我们也可以利用个人所学，为国家应急测绘保障体系建设贡献自己的一份力量！

参考文献：

[1]李建成，宁津生，闫利.应急测绘技术[C].测绘服务灾害与应急管理学术研讨会，天津，2011

[2]赵勇,刘万增,李然,朱秀丽,翟曦.新时代应急测绘保障技术体系框架设计[J].武汉大学学报(信息科学版),2020,45(08):1312-1318.

[3]赵勇,武昊,王中祥,朱杰.国家应急测绘保障能力建设项目总体技术设计[J].测绘通报,2019,(09):121-127.