相比于傳統(tǒng)的航天和航空遙感平臺(tái)，無人機(jī)具有云下攝影、輕便靈活、環(huán)境適用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，能快速到達(dá)極災(zāi)區(qū)后進(jìn)行快速部署獲取宏觀災(zāi)情空間分布情況。2008年5月12日四川汶川8.0級(jí)地震、2013年4月20日四川蘆山7.0級(jí)地震及2014年8月12日云南魯?shù)?.5級(jí)地震等一系列破壞性地震案例表明，無人機(jī)在地震震后應(yīng)急發(fā)揮著越來越大的作用。特別是在2022年9月5日四川瀘定6.8級(jí)地震中新型垂直起降無人機(jī)進(jìn)一步提高了無人機(jī)災(zāi)場(chǎng)惡劣環(huán)境的適應(yīng)性，配合多載荷的應(yīng)用重新定義了無人機(jī)地震應(yīng)急的新范式。

一、無人機(jī)垂直起降方式拓寬了地震災(zāi)區(qū)應(yīng)急救援的空域

以往長續(xù)航固定翼無人機(jī)起降需要較大的空間進(jìn)行盤旋和爬升，對(duì)起降場(chǎng)地有一定要求，而震后極災(zāi)區(qū)災(zāi)場(chǎng)地形條件一般比較惡劣，因此在一定程度上限制了長續(xù)航無人機(jī)的使用實(shí)效。近年來，垂直起降無人機(jī)創(chuàng)新地將旋翼與固定翼相結(jié)合，改變了傳統(tǒng)固定翼無人機(jī)盤旋爬升的方式，無人機(jī)直接垂直爬升至指定高度，待空中無安全障礙后轉(zhuǎn)固定翼模式進(jìn)入航線飛行；降落時(shí)，無人機(jī)返航到降落點(diǎn)垂直降落，使得無人機(jī)突破了起降場(chǎng)地限制，能夠在震后第一時(shí)間更好的覆蓋應(yīng)急救援所關(guān)注各個(gè)空域。

以2022年9月5日四川瀘定6.8級(jí)地震為例，極災(zāi)區(qū)主要位于四川省瀘定縣和雅安市石棉縣，該區(qū)域地形陡峭，地震地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)導(dǎo)致道路交通中斷，宏觀災(zāi)情不明，極大地增加了震后應(yīng)急救援的難度。我國自主研發(fā)的縱橫大鵬無人機(jī)在震后當(dāng)天進(jìn)入極災(zāi)區(qū)立即開展災(zāi)情獲取工作，通過靈活的起降方式，在兩天內(nèi)對(duì)得妥鎮(zhèn)和磨西鎮(zhèn)附近的災(zāi)情進(jìn)行應(yīng)急測(cè)繪，為應(yīng)急救援提供了信息保障。

圖1 無人機(jī)災(zāi)區(qū)應(yīng)急數(shù)據(jù)獲取

圖2 無人機(jī)應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃圖/來源：森林消防隊(duì)伍作戰(zhàn)指揮平臺(tái)

二、多載荷的應(yīng)用增強(qiáng)了應(yīng)急指揮的能力

長航時(shí)無人機(jī)所搭載的光學(xué)CCD傳感器可以快速感知全災(zāi)區(qū)災(zāi)情空間分布，所制作的正射影像圖、三維模型等成果可以精確判定建筑物、地震地質(zhì)和交通生命線等損毀情況，形成用于應(yīng)急指揮決策的災(zāi)區(qū)一張圖。另一方面，無人機(jī)所搭載的光電吊艙可以實(shí)時(shí)獲取重點(diǎn)地區(qū)的動(dòng)態(tài)災(zāi)情信息，同步回傳至指揮部，供指揮部決策救援。如9月7日現(xiàn)場(chǎng)指揮部利用無人機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控磨西鎮(zhèn)東西兩條河流及兩邊的山體和重點(diǎn)區(qū)域，并將現(xiàn)場(chǎng)情況通過網(wǎng)絡(luò)將視頻實(shí)時(shí)回傳用于指揮救援決策。9月8日-12日，在受災(zāi)較為嚴(yán)重的石棉縣，電力應(yīng)急救援小分隊(duì)進(jìn)行電力輸電線路巡檢，保障電力生命線系統(tǒng)的正常運(yùn)行。此外，無人機(jī)搭載的LIDAR激光雷達(dá)測(cè)量設(shè)備，可以獲取的災(zāi)區(qū)的高精度地形信息，可以為應(yīng)急指揮提供高精度的三維災(zāi)場(chǎng)信息。

圖3 無人機(jī)震后遙感影像支撐應(yīng)急指揮/來源：四川省三維地理信息應(yīng)急服務(wù)平臺(tái)

三、高分辨率影像提高了災(zāi)害識(shí)別的精度

基于震后快速獲取的災(zāi)區(qū)無人機(jī)影像獲取高精度震害信息，通過對(duì)災(zāi)害特征的識(shí)別、特征規(guī)則集的建立、閾值的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)震害專題信息的精確識(shí)別、分類和提取，從而滿足災(zāi)害損失評(píng)估的需求。圖4顯示獲取的瀘定地震震后無人機(jī)影像對(duì)單體建筑物震害和地震地質(zhì)的識(shí)別，可有效區(qū)分單體的震害等級(jí)。結(jié)合目視解譯發(fā)現(xiàn)離震中最近的磨西鎮(zhèn)建筑物損毀嚴(yán)重，該鎮(zhèn)周圍邊坡次生災(zāi)害廣泛發(fā)育，得妥鎮(zhèn)附近建筑物分布較為稀疏，相比于震中附近的地區(qū)震害較輕，但沿大渡河流域次生災(zāi)害廣泛分布。結(jié)合實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果對(duì)極災(zāi)區(qū)內(nèi)的建筑物結(jié)構(gòu)類型和抗震能力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可為震后科學(xué)考察和恢復(fù)重建提供重要支撐信息。

圖4 基于無人機(jī)影像的震害特征（a.倒塌建筑物，b.局部倒塌建筑物，c.地震滑坡）

圖5 基于無人機(jī)影像的震中建筑物災(zāi)害識(shí)別

圖6 基于無人機(jī)影像的建筑物災(zāi)害識(shí)別

圖7 基于無人機(jī)影像的重災(zāi)區(qū)災(zāi)害識(shí)別

綜上所述，新型長航時(shí)垂直起降無人機(jī)的運(yùn)用進(jìn)一步拓展了震后應(yīng)急救援的空間廣度，其搭配的多種傳感器為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援指揮決策提供了實(shí)時(shí)有效的多源化決策支持信息，基于無人機(jī)航攝影像生成的正射影像等應(yīng)急測(cè)繪成果是震后快速評(píng)估災(zāi)情的重要基礎(chǔ)。隨著“大應(yīng)急”時(shí)代的到來，無人機(jī)必將成為地震應(yīng)急的重要利器。