王軍華(中航科工智繪航空科技有限公司)

針對目前國家應急測繪保障能力建設對無人機在應急測繪領域的建設需要，為達到快速高效的服務響應，本文從需求、裝備、隊伍建設、運行費用、具體方案等多方面進行綜合分析，從中找出最優(yōu)化的滿足用戶需求的運行模式。

目前，我國是世界上自然災害最為嚴重的國家之一，災害種類多，分布地域廣，發(fā)生頻率高，造成損失重。全國各省市（地區(qū)）均受到不同程度自然災害的影響。近20年我國因災害造成的直接經(jīng)濟損失占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的2.5%，平均每年約有20%的GDP增長率因自然災害損失而抵消。據(jù)預測，今后10年，我國大陸將面臨多次7級以上的強震威脅。而我國70%以上的城市和50%以上的人口分布在重大自然災害頻發(fā)地區(qū)，我國今后需要處置的各類應急突發(fā)事件將會異常復雜、艱巨，對應急突發(fā)事件測繪保障服務需求十分迫切，任務十分艱巨。

2012年6月印發(fā)了《國家航空應急救援體系建設“十二五”規(guī)劃》（簡稱“航空應急規(guī)劃”），根據(jù)國家應急規(guī)劃要求，在充分利用各部門已有應急測繪裝備基礎上，統(tǒng)籌規(guī)劃國家應急測繪保障能力建設。重點加強固定翼無人機在航空應急測繪、應急現(xiàn)場勘測、影像快速處理、多源數(shù)據(jù)集成、應急快速服務、應急地圖快速制印、應急測繪調(diào)度、應急數(shù)據(jù)傳輸、應急測繪資源共享等方面的建設內(nèi)容。將國家應急測繪響應時間提高3～4倍，具備起飛后3h可抵達我國60%以上陸地及沿海區(qū)域、4h可抵達80%陸地及沿海區(qū)域的現(xiàn)場影像獲取能力，實現(xiàn)突發(fā)事件“第一時間”現(xiàn)場信息快速獲取、分析、處理與高效服務。如何達到快速高效的服務響應，就需要從需求、裝備、隊伍建設、運行費用、具體方案等多方面綜合分析考慮，從中找出最優(yōu)化的滿足用戶需求的運行模式。

本文主要基于固定翼無人機在航空應急測繪領域運行模式進行探討。

運行能力的需求分析

應急測繪載荷應該滿足“三全”要求

根據(jù)國家航空應急測繪能力規(guī)劃，將在青海西寧、新疆烏魯木齊、西藏拉薩、 黑龍江哈爾濱、云南昆明、廣西南寧、陜西西安、浙江杭州、江蘇南京、湖北武漢建設10個應急測繪中心。地理位置上基本覆蓋了我國全境；各地海拔高度差異大，氣象條件復雜多變。因此，應急測繪需要滿足“三全”要求：（1）全天時。全天24h隨時能夠應急出動。（2）全天候。適應各地區(qū)大多數(shù)的惡劣天氣，能夠應急出動，要求應急出動能夠應對白晝、多云霧、中等雨雪、中等強風等天氣開展測繪。（3）全國境。適應全國大多數(shù)地形地貌云下低空飛行（山地多云）、高低溫環(huán)境（-45～55℃）飛行的應急測繪能力。

飛行平臺要具備“六項能力”

與之相應的飛行平臺，也要滿足相應的“六項能力”（簡稱“六能”）：（1）帶得動。針對“全天候”應急測繪要求，需要多種測繪載荷同時裝載，飛行平臺要能夠滿足測繪載荷的重量、體積和電功率等需要。（2）集成好。多重載荷同時裝機，飛行平臺要能夠集成所需導航數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)傳輸、測繪控制、應急管理等功能，確保按要求進行測繪。 （3）出得去。飛行平臺要能夠“全天時、全天候”出動，特別是適應大多數(shù)惡劣天氣，及時、安全出動和飛行。（4）看得清。飛行平臺要能夠適應云下低空、近地復雜地形等不利環(huán)境的飛行，能夠服從地面控制指令靈活調(diào)整測繪航線，為臨時任務、高分辨率、無遮擋等應急測繪創(chuàng)造時機、條件。 （5）傳得回。在遠程、山區(qū)等地區(qū)低空測繪，所獲測繪數(shù)據(jù)要能夠?qū)崟r傳回地面，至少傳回快視圖。機載影像數(shù)據(jù)能夠高質(zhì)量記錄帶回。（6）回得來。飛行平臺具備長時間飛行能力，飛機系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障后，地面能夠遙測識別或處置，具備自動應急返航著陸、迫降能力。

全套裝備要好用易用且好維護好維修

應急測繪無人機系統(tǒng)和測繪載荷需要滿足以下要求：（1）好用、易用。應急救援飛行，要求無人機裝備技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定，能夠及時出動。要求地面人員實時獲得飛行參數(shù)、有效控制飛行。同時，要求飛行操作簡單易學，降低對操作人員的難度要求，培訓方案易于實施。（2）好維護、好維修。無人機系統(tǒng)應具備自動檢測性能，日常維護具有規(guī)范的指導，維修操作簡易。定期和大多數(shù)應急維修能夠在現(xiàn)場完成。

運行能力要能夠長期并有效運行

實現(xiàn)應急測繪需要構(gòu)建適合的運行機制，主要包括以下幾點：（1）長期運行。運行方案應滿足常態(tài)化、長期運行的需要，能夠為日常運行提供“造血機制”支撐。（2）有效運行。運行方案應規(guī)劃設備、場地、空域、隊伍、資金、預案（應急、訓練）、體系（當?shù)鼐仍M織）等條件，運行方案應處于常態(tài)化運行狀態(tài)，確?！捌綉?zhàn)轉(zhuǎn)換”可行。

應急測繪裝備的解決方案

應急測繪載荷方案

為滿足應急測繪“應急出動，多種任務”的需要，制定同時集成多種影像獲取設備的組合方案?？扇鞎r全天候有效工作，具備響應速度快，環(huán)境適應能力強，機動靈活，戰(zhàn)時能應急，平時能測繪的特點。

飛行平臺方案

目前國內(nèi)已有的固定翼無人機系統(tǒng)已具備“三全”和“六能”的優(yōu)秀飛行性能和高海拔機場起降性能，全系統(tǒng)集成技術(shù)成熟，沒有發(fā)生過重大飛行事故。能夠滿足搭載的任務載荷的重量、體積、電功率以及數(shù)據(jù)鏈、飛行管理等所需的全部要求，并能通過集成測試。

同時還滿足在風速30m/s的氣象條件下正常飛行，飛行控制系統(tǒng)采用三余度設計，安全可靠。具備程控、遙控，半程控飛行模式，可隨時修改并重裝航線，具備自動起飛和著陸，自動復飛，一鍵自動返航，嚴重故障自動待機并返航著陸等功能，易學易用。

使用和維護維修分析

目前國內(nèi)現(xiàn)有的應急測繪無人機系統(tǒng)的軟件、硬件基本是國產(chǎn)和自產(chǎn)，設計和生產(chǎn)技術(shù)成熟，不受國外元器件限制，生產(chǎn)線完整齊套，能滿足批量生存需要，維護維修的配件備件供應快捷、有保障，維護成本低，每套無人機系統(tǒng)提供必要的隨機備件，能夠保障無人機系統(tǒng)及組合載荷的正常運行、較高的出勤率和任務成功率。配備有使用和維護維修的成套技術(shù)手冊資料。

培訓、維護維修方案也要做到切實可行。國內(nèi)企業(yè)已有的經(jīng)驗可以移植或借鑒到應急測繪。

應急測繪適用的分析

今年出臺的《關(guān)于促進通用航空業(yè)發(fā)展的指導意見》提出到2020年全國注冊的通用機場數(shù)量達到500個，進一步開放低空空域到3000m，簡化飛行審批申請。目前，各地方建設通用航空機場的熱情高漲、建設速度快，能夠為無人機應急測繪提供有力條件。此外，爭取得到各地“應急辦”、地方測繪部門和測繪企業(yè)為應急測繪提供支持；應急測繪無人機系統(tǒng)落戶地方后，除了保證應急測繪，還能夠發(fā)揮優(yōu)秀的大比例尺測繪服務功能，為構(gòu)建“造血機制”和“平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換”創(chuàng)造條件。

機場和維修條件

目前國內(nèi)民用機場分布廣泛，應急測繪可以聯(lián)合企業(yè)、用戶單位和政府部門等資源，利用已有的民用機場和空域，方便應急測繪中心建設，便于制定運行及維修預案。

應急測繪隊伍的結(jié)構(gòu)方案

基層救援中心運行維護隊伍結(jié)構(gòu)

按照“滿足應急強度、一崗多責”的原則，每個救援中心的救援任務運營維護隊伍按照飛行崗位需要可自主配備，人員數(shù)量根據(jù)無人機及其飛行要求確定。主要應該包含：中心領導，負責組織管理、任務協(xié)調(diào)；飛行指揮，負責日常和應急飛行指揮，可由中心領導兼任；市場人員，負責測繪任務實施方案、航管等保障和協(xié)調(diào)；財務人員，負責財務核算；飛行崗位操作手，負責飛行任務中的各項飛行操作；機務人員，負責飛行前裝拆和性能檢查、日常維護和維修。

（左）我國應急測繪能力建設的分布情況。

（右） 我國民用機場布局規(guī)劃分布圖。

能力共享體系的能力

借助應急測繪無人機系統(tǒng)具備的遠程數(shù)據(jù)鏈通行能力，加上地面的光纖網(wǎng)絡，可以將全國各地配置的無人機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)相互協(xié)助/協(xié)作。其中，測繪影像數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵人員、專家和設備可以集中在幾個網(wǎng)絡節(jié)點建設，避免各地布點。開展應急救援時，通過網(wǎng)絡進行實時的專家會診、數(shù)據(jù)集中處理。特別是，作為全國的救援體系，為保障應急救援所需的維修保障，可以采購儲存多架應急測繪無人機系統(tǒng)的常用備件，集中在某地作為應急備件周轉(zhuǎn)保障，可節(jié)省采購資金。

運行費用測算方法

運行費用測算可以從無人機年度運行費用和每架次運行費用進行測算。對年度運行費用和每架次運行費用包含的項目進行細化。其中，飛行費用分別按日常訓練和應急出動的規(guī)模測算，人員規(guī)模按照應急出動的需要測算。可參考民航局有關(guān)收費標準，但實際情況的收費項目較多、較高，實際測算中應當適當考慮。

如果每年的飛行架次少，各項費用攤銷少，每架次運行費用將會偏高。但如果增加年飛行數(shù)量，可以降低該費用。

運行模式解決方案

模式一

由基地測繪地理信息部門，結(jié)合測繪事業(yè)單位分類改革和人員分流工作，在編制內(nèi)調(diào)配人員,自行組建應急測繪中心隊伍，獨立負責系統(tǒng)的管理和運行。前期由無人機企業(yè)負責培訓和技術(shù)保障，在隊伍完全掌握系統(tǒng)運行及維護技術(shù)后由中心獨立開展工作。主要優(yōu)點有：（1）人員由事業(yè)編制調(diào)劑解決，基本經(jīng)費有了保障，并保持了與省局的行政隸屬關(guān)系。（2）有利于各省測繪地理信息部門對中心所覆蓋地區(qū)的應急測繪任務和基礎測繪業(yè)務統(tǒng)籌規(guī)劃，將1萬以上的大比例尺地形圖納入國家和省級基礎測繪管理，增強了測繪地理信息部門的工作職責，提高了為政府、為市場的服務能力。（3）實現(xiàn)了由測繪地理信息部門統(tǒng)一向政府提供多種遙感影像和數(shù)據(jù)，基本滿足該地區(qū)社會發(fā)展和經(jīng)濟建設對遙感信息的需求。（4）實現(xiàn)遙感影像數(shù)據(jù)在該地區(qū)的統(tǒng)一規(guī)劃，做到影像數(shù)據(jù)統(tǒng)一獲取，統(tǒng)一提供，避免重復航攝，重復投資，為政府節(jié)約資金。

但是，該模式也存在著一些缺點，主要有：（1）受客觀條件制約，難以深入規(guī)劃系統(tǒng)能力建設的措施和需求。（2）難以克服體制弊端，隊伍松散，工作效率低下，運行成本增高。（3）缺乏技術(shù)創(chuàng)新的大氛圍，容易脫離技術(shù)和服務創(chuàng)新。

模式二

由應急測繪中心將系統(tǒng)交由無人機企業(yè)使用維護，并向其購買運行和維護服務，自己不建隊伍。主要優(yōu)點有：（1）測繪地理信息部門沒有建隊伍的負擔。（2）系統(tǒng)可以迅速投入運行，發(fā)揮作用。（3）發(fā)揮了企業(yè)人才、技術(shù)和設備專長優(yōu)勢，系統(tǒng)運行高效。（4）測繪地理信息部門可以側(cè)重應急測繪和平戰(zhàn)結(jié)合的規(guī)劃。（5）系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)明確，便于升級換代。

主要缺點為：（1）測繪地理信息部門對企業(yè)隊伍的管束能力弱。（2）企業(yè)難以協(xié)調(diào)與地方的關(guān)系。（3）難以最大發(fā)揮系統(tǒng)能力，實現(xiàn)平戰(zhàn)結(jié)合。（4）企業(yè)容易受利益驅(qū)使難以開展大協(xié)作。

模式三

由當?shù)卣y繪地理信息部門、企業(yè)共建應急測繪中心。可根據(jù)政府制定的本地區(qū)社會發(fā)展和經(jīng)濟建設規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各地區(qū)、各部門對地理信息的需求，進一步做出地理信息獲取、使用的中長期規(guī)劃和年度計劃，并列入省級財政預算，下達省測繪地理信息部門執(zhí)行；測繪地理信息部門根據(jù)政府下達的規(guī)劃和計劃，制定詳細具體的實施計劃，以任務或項目形式下達（或合同或模擬租賃）給企業(yè)。以合同形式承包或租賃給應急測繪企業(yè)，獨立運行；應急測繪企業(yè)按計劃或合同，可與當?shù)販y繪企業(yè)合作，完成省測繪地理信息部門下達的應急測繪任務和平戰(zhàn)結(jié)合項目，并承擔系統(tǒng)安全責任。應急測繪企業(yè)在完成省測繪地理信息部門下達的任務和項目的前提下，可自主參加一些市場的遙感項目競標，以補貼運行費用不足問題。

該模式的主要優(yōu)點有：（1）把國家應急測繪任務，當?shù)厣鐣l(fā)展和經(jīng)濟建設對遙感的需求，基礎測繪業(yè)務三者緊密結(jié)合起來。（2）推動地區(qū)地理信息數(shù)據(jù)庫建設，強化了測繪地理信息部門工作的公共服務性，推動本地區(qū)大數(shù)據(jù)發(fā)展；實現(xiàn)地區(qū)測繪地理信息工作與政府工作統(tǒng)一安排，統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一航攝，統(tǒng)一提供成果。（3）發(fā)揮企業(yè)的作用，利用好計劃與市場優(yōu)勢，為政府、為市場搭建了一個高層次、全覆蓋的地理信息服務大平臺。

運行方案的總結(jié)

模式三既具有模式一和模式二的優(yōu)點，又克服它們的缺陷。政府、部門和企業(yè)“三方”共建當?shù)氐膽睖y繪中心，結(jié)合應急測繪能力，適當承擔當?shù)亟?jīng)濟建設所需測繪任務，通過承擔當?shù)氐囊?guī)劃的測繪項目，就可以解決運行經(jīng)費來源，可實現(xiàn)“造血機制”和“平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換”的結(jié)合。因此，建議采取模式三的運行模式。

由于運行方案的可復制性，建議通過試點、示范，運行半年進行驗收，取得經(jīng)驗，以點帶面，指導開展其他應急測繪中心的建設。 ■