無人機在公路搶險、救災作用和應用摘要：近年來，隨著我國新興科技的成果轉化以及綜合災害風險防范的標準與要求不斷提高，無人機應用防災難、救災以及應急管理中的作用越來越明顯，使用的頻率越來越高，使用的方式也更加多樣化。依據靈活機制、不受拍攝環境以及地域限制的獨特優勢，無人機在各種應急檢測與救援中發揮出越來越重要的作用。至今為止，我國各個地區科研機構與應急管理部門在多次重大災害應對處理中，針對無人機的有效應用進行實踐與探索，為我國各種災難、災情的信息收集、獲取以及應用提供了一個全新的途徑。關鍵詞：無人機；搶險、救災；作用；應用引言突發的自然災害以及城市突發事件發生的頻率較高，對于人們的生命財產安全造成極大的威脅，同時對城市建設與經濟發展均起到一定程度的阻礙作用。特別是一些大型的自然災害，人們的抵擋能力十分有限，在災害發生后，交通受阻、通訊中斷、二次災害接連發生等情況之下，無人機對于搶險、救災的作用逐漸凸顯出來，無人機在一定條件下可以跨越山川河流，可以承載通訊設備，可以探測生命體的存在等，作用明顯，優勢顯著。在公路搶險、救災中將本身的優勢充分發揮出來，對災情進行偵查，實施測繪建模以及實戰指揮等方面發揮出越來越重要的作用。為了進一步培養一專多能的復合型救援人才，一些高等院校開始關注“教學、科研以及實戰”等一體化發展模式，為擁有系統的無人機操作專業人才隊伍的建設奠定了堅實的基礎。無人機發展與應用的技術支持與類型1.1技術支持隨著我國各個科技領域的不斷發展，無人機技術逐漸成熟，機載設備的體積越加小型化發展，防撞能力不斷提升，信號的自動傳輸能力不斷增強，無人機的應用范圍越加廣泛。目前而言，無人機行業中關于民用無人機主要有三點核心技術：（1）無線遙感技術：無線遙感技術指的是利用計算機程序或者是無線電遙感設備成功實現對無人機的操控以及信息的獲取。（2）感知避讓技術：指的是無人機能夠通過自身所攜帶的傳感器對當前飛行區域內實施探測，探查是不是存在飛行沖突，任務執行過程中規避障礙物，盡可能的避免碰撞情況的發生，保證無人機機身的安全。（3）無人機航拍攝影技術。無人駕駛飛機作為一個飛行平臺，利用自身攜帶的遙感設備來獲取拍攝范圍內的信息，然后利用計算機對所收集的各種信息進行研究與分析，根據一定的精準度比例要求，制作所需的圖像。1.2無人機的類型1.2.1大中型無人機一般來講，中型無人機的起重量在600千克以上，大型無人機起飛重量在1噸以上，有的甚至重量達到數十噸。這些無人機一般采用的都是固定翼氣體動布局、活塞/重油/渦槳/噴氣發動機驅動、滑跑正常起降的方式，具有長航時、大升限、全天侯、高載荷以及多任務等特點。例如：在河南省鞏義市米河鎮災區應急通訊保障搶險、救援過程中，應急管理指揮部及時出動應急救災型無人機就是大型固定翼無人機的一種，該無人機在當年的7月21日14時22正式從貴州安順起飛，在次日22日早上6時左右返回，無人機全程飛行16個小時左右，往返上千千米，在災區中的重點任務區在空中停留的時間長達5小時，通過利用現代化高科技成功解決了有人飛機駕駛長時間疲勞駕駛、夜間駕駛等問題。1.2.2小型無人機小型無人機指的是起飛重量在50千克的無人機，其一具有固定翼滑跑常規起降方式，其二具有也有直升機型或者是多旋翼型垂直起降無人機。小型無人機的尺寸適中，起飛重量也十分輕巧，完全可以用于一線部署、起降便利以及快速反應等類型的搶險、救災任務。例如：中國航天科工三院海鷹航空公司推出的“HW-350小型長時航時無人機”來講，該飛機的起飛重量在240千克，最大任務載荷達到50千克，在承載20千克任務載荷在空中停止的時間可以達到26個小時，同時可以滿足6000米的高空飛行，可以有效避開低空中的障礙物。該無人機制造成本較低，航行時間較長，部署靈活，效費比較高以及可一站兩機搭配合作進行搶險、救災工作的開展，對于跑道的要求也不高，在標準的通航跑道，或者是戶外開闊的公路上都可以完成起飛任務，能夠高效、高質量的完成災害監測、應急通訊以及航空測繪等多項搶險、救災等救援任務。1.2.3微型無人機微型無人機指的是起飛重量不超過50千克的無人機，人們在市面上經常看到的消費級多旋翼無人機就屬于微型無人機的一種，甚至有的微型無人機只有手掌大小的體積，公路搶險、救災工作人員可以隨身攜帶，到達救災現場之后可直接快速安裝與使用。實現近距離火災情況的航空偵察、災害評估以及通訊應急等，同時協助生命探測儀與次生災害預警開展高效作業。2.無人機在公路搶險、救災中的作用2.1對整個災區廣域監測我國本就是一個地質災害多發的國家，主要地質災害多發地主要集中在山川、河流等地區，自然氣候也是復雜多變，非常容易受到云霧方面的影響。一些衛星或者是普通航攝遙感所拍得到影響分辨率較低。而無人機卻可以實現低空飛行，近距離進行航拍，不受云霧環境的影響，得到的影像分辨率是比較高的。同時，能夠在空中保持較長時間的停留以及大范圍的機動、靈活便捷。可以在第一時間對受災其區域的災后實施大范圍的受災情況、交通情況以及潛在災害發生情況等方面信息的收集與分析提供一個更加精準、可靠的支撐，同時針對搶險、救災人員的人身安全給予更高程度的保障。2.2緊急航測航拍自然災害本身就具有突發性的特點，對于災害應急救援的關鍵就是反應速度，如何能夠在最短的時間內對災情信息有一個全面、精準的掌握并制定出最佳搶救方案，如何進一步提高救援的效率等各個方面都起著非常重要的作用。無人機本身具有備戰實時性強、機動靈活、影像分辨率高、應用成本低以及安全性能高等多項特點，可以實現災后的高危空域作業，尤其是在信息中斷后，公路交通受阻的情況下，無人機可以跨越山河，深入災區腹地實施近景航拍，幫助公路搶險、救災指揮中心在第一時間內對整個公路受阻的情況有一個全面、細化的了解。2.3應急通信保障建立在災害救援過程中，針對信息的收集與實時傳送這一重要環節，無人機將自身優勢充分發揮出來。地震、暴雨以及大風等各種不同的自然災害非常容易造成通訊線路中斷，導致災區的信息無法在第一時間傳播出去。基于此，無人機搭載空中通訊基站系統，與空中組網、高點中繼等技術能夠實現一個很好的對接與融合，可以實現對圖像、語言、數據等信息實現一個上下貫通，橫向串聯、可視指揮以及幫助救援指揮部構建“空天地”為一體的應急通信保障體系。同時，還可以為災區災民提供應急通訊服務，讓災區群眾及時向災區外的家人、朋友報平安。2.4前沿直接支援就好比是空軍開展近距離支援作戰一樣，類似于HW-350這樣的小型長航時無人機以及各種微型無人機以及各種型號的微型無人機，可以直接將其部署到遭遇災難的地區，甚至可以直接將其分配到搶險、救災的隊伍之列，隨叫隨到、隨時飛行以及直接支援局部災情評估、被困人員解救情況以及遇難人員的搜尋等多方面的工作，同時承擔起空中喊話、空中照明等十分重要的輔助角色。3.無人機在公路搶險、救災中的作用與應用自然災害的發生是人力無法阻擋的，在一些大型自然災害面前，例如地震、滑坡、泥石流、洪水以及冰雪災害等。上述大型自然災害都有離不開各方的救援力量以及大型救援設備的使用，特備是在這些大型設備深入重災區的時候，公路就成為救援力量與災區人民之間連接的生命線，是首先需要完成的搶險、救災任務，道路必須打通。針對道路存在的堵塞、塌方等情況實施清理的時候，首先需要針對堵塞與塌方體實施360度勘測，確定塌方的體積、數量以及周圍的地質情況，有效預防在清理過程中發生二次坍塌的情況，還可以對公路災區的現場情況有一個及時、有效的了解與掌控，為應急搶險、救災人員提供精準、及時的判斷信息，保證搶險、救災人員做出正確的判斷，例如：確定需要出動的救援人數、需要應用的救援設備，該如何選定救援路線等，無人機的應用都可以為其探測出精準、有效的數據，保證公路搶險、救援工作的速度與效果。3.1無人機公路搶險、救災中因應用的優勢3.1.1準備時間短，不受地形約束無人機本身個頭較小、體積輕巧便捷，一般不需要耗費大量的人力就可以實現搬運，可以非常容易的將其帶到公路搶險、救災的第一現場，在5-10分鐘內就可以完成組織，針對災區公路以及附近的地形、地貌實施飛行探測，如下圖1所示。3.1.2飛行距離遠，觀測范圍廣泛通常來講，無人機的飛行半徑能夠達到3千米，飛行的高度能夠達到300米，探測視野十分開闊、觀測區域覆蓋面積大，對于道路受阻、阻斷的情況以及周圍受災情況可以一覽無余的囊落在探測范圍內，同時可以做到將探測信息同步反饋到現場指揮人員的接受設備中，為搶險、救災工作提供精準、有效數據。圖1

無人機執行探測任務3.1.3角度不受限制，觀測效率高無人機針對公路受阻路段的觀測遠比人工親自探測在效率上要高很多，節約了較多的人力與時間。一般在人力監測的時候往往會遇到道路堵塞，無法前行的問題，不能及時對災區公路的情況進行了解，也不能站在最佳的觀測點上，受地形、地貌的影響對不能實施全方位的探測，探測風險系數非常高。無人機恰恰就可以實現高空多角度、多斷面，針對公路阻塞的實際情況實施觀測，還能夠最大限度的貼近危險點實施觀測，不僅節約了大量的時間，還提高的搶險、救災的工作效率，同時還有效降低了傷亡發生的比例。3.1.4高科技應用下，提供更多數據支撐無人機上可以實現紅外測量儀、成熱像儀等小型先進設備的搭載。測量儀器能夠針對受阻、塌方公路路段實施測量，在第一時間內快速將數據反饋到位，計算出體量，給災區公路應急搶修提供有利數據支撐。為了進一步爭取更多搶險、救災的時間，可以充分應用無人機承載熱成像儀對公路塌方體實施探測、掃描，掃描塌方體內是不是存在被困人員，一旦發現存在被困人員，可以在第一時間內制定最佳搶救方案，實施搶險、救援工作的高效開展。如下圖2所示。圖2

無人機觀測成像3.2無人機在公路搶險、救災中應用的劣勢通過近幾年無人機的實際應用，根據積累的數據與經驗可以了解到，雖然無人機的應用優勢明顯，但是也存在一些缺陷。3.2.1無人機的抗風性能不強一般而言，自然災害發生的時候，都會伴隨十分惡劣的天氣，在惡劣的天氣下無人機的作用就不能有效凸顯出來，因為無人機本身體積小的這一優勢在惡劣天氣環境中成為限制其功能發揮的劣勢。由于體積比較小，無人機的抗風性能比較差，在強風天氣下不能充分發揮出本身的優勢功能，任務完成率不高。建議在有強風出現的公路搶險、救災過程中，將無人機的飛行高度采用手動操作使其降到安全飛行范圍內。3.2.2對于天氣條件的要求較高有的山嶺重丘地區，往往在降雨天的時候會伴隨大霧天的出現，受大霧天的影響，無人機所拍攝的影像效果就會遜色很多，同時無人機的自身安全系數也不能得到有效保證。因此，建議在公路搶險、救災的時候，需要實時對災區的天氣情況進行檢測，操作人員需要提前對天氣情況進行預判，如果天氣的能見度還沒有0.5英里，不建議應用無人機飛行。3.2.3續航能力不高一般普通民用的無人機的動力來源主要是依賴電池，雖然也有燃動力的無人機，但是這種燃動力的無人機體積會大很多，造價較高。普通民用無人機的電池持續飛行能力在30分鐘內，在空中停留的時間比較短。這一問題的解決，需要進一步研究與尋找待機時間長且十分耐用的電池能源，或者是對無人機的設計結構實施優化升級，進一步降低電池電能消耗。結束語綜上所述，無人機作為一種新興的觀測工具，將其應用在公路搶險、救災中的應用還是非常大的，雖然也有一定的缺陷，但是在科技不斷發展與創新之下，在續航時間方面，自身對于危險的規避方面等逐漸得到優化與完善，燃料動力的大中型無人機在對抗風力性能方面也有不小的進步，無人機本身的缺點會隨著科技的發展不斷完善。無人機設備的普及以及相關功能的優化與完善，必然推動無人機在公路搶險、救災中的應用，使得無人機可以在巡檢過程中大顯身手，在公路搶險、救災中提供更加高效的先進技術與信息支持，也進一步推進我國公路養護管理向著信息化、科技化的方向邁進一大步。參考文獻[1]李穎.無人機和衛星遙感技術在長江河道監測中的