郭 輝，曾文浩，韓曉軍

（1.湖北省測繪地理信息局測繪應(yīng)急保障中心，湖北 武漢 430071；2.北斗旭普空間信息產(chǎn)業(yè)（武漢）有限公司，湖北 武漢 430074）

技術(shù)熱點(diǎn)研究

測繪應(yīng)急保障服務(wù)信息平臺(tái)研究與應(yīng)用

郭 輝1，曾文浩1，韓曉軍2

（1.湖北省測繪地理信息局測繪應(yīng)急保障中心，湖北 武漢 430071；2.北斗旭普空間信息產(chǎn)業(yè)（武漢）有限公司，湖北 武漢 430074）

以湖北省測繪應(yīng)急保障服務(wù)信息平臺(tái)建設(shè)為例，研究測繪應(yīng)急保障服務(wù)信息平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)，建立一套先進(jìn)、集成的應(yīng)急測繪保障裝備、多尺度、全方位的應(yīng)急測繪數(shù)據(jù)服務(wù)共享資源，形成智慧、強(qiáng)大的應(yīng)急測繪保障服務(wù)信息平臺(tái)，對(duì)提升湖北應(yīng)對(duì)突發(fā)自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件和社會(huì)安全事件的應(yīng)急處置能力具有重要意義。

自然災(zāi)害；測繪應(yīng)急保障；遙感；地理信息系統(tǒng)

現(xiàn)代測繪技術(shù)、地理信息是防災(zāi)救災(zāi)和災(zāi)后重建的重要信息資源，是科學(xué)指揮決策、搶險(xiǎn)救災(zāi)和災(zāi)后重建的重要依據(jù)。而在湖北省近幾年的突發(fā)自然災(zāi)害應(yīng)急測繪保障工作中，體制機(jī)制不完善、人才裝備較薄弱、服務(wù)保障能力不足，給應(yīng)急測繪保障工作帶來了新的挑戰(zhàn)。研究一體化應(yīng)急數(shù)據(jù)快速獲取、現(xiàn)場處理、遠(yuǎn)程傳輸、應(yīng)急決策的關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)一套先進(jìn)、集成的應(yīng)急測繪保障系統(tǒng)，是目前應(yīng)急測繪研究和建設(shè)的重要內(nèi)容，對(duì)提升湖北省的應(yīng)急響應(yīng)能力、實(shí)現(xiàn)科學(xué)減災(zāi)救災(zāi)具有十分重要的意義[1]。

1 測繪應(yīng)急保障內(nèi)容

1.1 應(yīng)急平臺(tái)的建立

根據(jù)十三五規(guī)劃的要求，我省在測繪應(yīng)急保障服務(wù)方面，應(yīng)提升在突發(fā)狀況下測繪地理信息快速獲取、處理、傳輸和服務(wù)的能力，建立“國家-省-地市”三級(jí)測繪應(yīng)急保障響應(yīng)機(jī)制，形成主要由現(xiàn)場快速測繪應(yīng)急、應(yīng)急快速處理、測繪應(yīng)急成果快速共享、應(yīng)急前線快速保障服務(wù)等組成的規(guī)范化測繪應(yīng)急業(yè)務(wù)流程及多類型服務(wù)產(chǎn)品體系，為湖北省自然災(zāi)害與災(zāi)后重建以及各種突發(fā)事件提供及時(shí)的測繪應(yīng)急保障服務(wù)。其中，建立測繪應(yīng)急保障服務(wù)信息平臺(tái)是當(dāng)務(wù)之急。

1.2 技術(shù)體系的構(gòu)建

測繪應(yīng)急保障服務(wù)平臺(tái)是以各種空間信息（包括現(xiàn)有資料檔案、地理公共服務(wù)信息、現(xiàn)場實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)）為基礎(chǔ)，不僅滿足常規(guī)測繪地理信息生產(chǎn)、管理、服務(wù)與技術(shù)支持，而且遭遇突發(fā)狀況時(shí)，能夠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)與應(yīng)用模式，為應(yīng)急測繪提供堅(jiān)實(shí)保障。測繪應(yīng)急保障服務(wù)信息平臺(tái)的邏輯結(jié)構(gòu)遵循如圖1所示。

圖1 平臺(tái)邏輯結(jié)構(gòu)

1.3 平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

湖北省測繪應(yīng)急保障服務(wù)信息平臺(tái)是以湖北省基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，集成航天、航空遙感獲取平臺(tái)與地理信息系統(tǒng)、GPS定位、MZ移動(dòng)應(yīng)急通信融合技術(shù)及應(yīng)急測繪監(jiān)測系統(tǒng)，整合應(yīng)急測繪資源數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急地理信息快速獲取、高效處理與集成服務(wù)于一體的測繪地理信息應(yīng)急保障工程，研究開發(fā)省級(jí)應(yīng)急基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫[2]、應(yīng)急數(shù)據(jù)快速獲取、處理與服務(wù)、應(yīng)急數(shù)據(jù)管理和傳輸、應(yīng)急地圖快速制印、應(yīng)急保障任務(wù)管理等關(guān)鍵系統(tǒng)，完成各分系統(tǒng)軟硬件的高效集成，為應(yīng)急測繪保障做好日常數(shù)據(jù)儲(chǔ)備，為相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)行提供運(yùn)行支撐，總體構(gòu)架如圖2所示。

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫

應(yīng)急測繪保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是集成湖北省多源多尺度的測繪地理信息數(shù)據(jù)，通過研究多源多尺度的數(shù)據(jù)庫集成技術(shù)，建立多源遙感影像[3]、地形地貌、DLG、新型標(biāo)準(zhǔn)地名地址、三維景觀等地理信息數(shù)據(jù)的處理、整合和建庫標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)制定合理的省級(jí)應(yīng)急基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包括各種比例尺4D產(chǎn)品（DLG、DOM、DEM、DRG）、行業(yè)共享交換的地理信息數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)地理信息數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、地理國情普查數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)傳感數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)等。

圖2 測繪應(yīng)急保障服務(wù)信息平臺(tái)總體架構(gòu)

2.2 應(yīng)急數(shù)據(jù)快速獲取系統(tǒng)

天空地一體化數(shù)據(jù)采集，主要通過航天飛機(jī)或衛(wèi)星獲取的影像。地面數(shù)據(jù)的提取主要由高清攝像機(jī)、通信系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、激光掃描雷達(dá)等進(jìn)行采集，可以準(zhǔn)確獲取災(zāi)情位置，并可以通過通信系統(tǒng)將現(xiàn)場實(shí)時(shí)信息回傳到應(yīng)急測繪調(diào)度指揮中心，為“第一時(shí)間”獲取突發(fā)事件現(xiàn)場信息提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

2.3 應(yīng)急數(shù)據(jù)快速處理系統(tǒng)

針對(duì)無人機(jī)所獲取的現(xiàn)場實(shí)時(shí)影像數(shù)據(jù)，通過多源、多尺度數(shù)據(jù)應(yīng)急特征目標(biāo)識(shí)別與提取技術(shù)、遙感影像應(yīng)急特征目標(biāo)變化檢測技術(shù)及統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)特定范圍內(nèi)影像數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及專題信息數(shù)據(jù)的迅速匹配。同時(shí)通過定量分析、高光譜影像精確波段配準(zhǔn)與快速測繪處理等，提高測繪應(yīng)急條件下地理要素提取的空間定位精度、分類精度以及定量化分析水平。

針對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)，憑借機(jī)載GPS數(shù)據(jù)，采用影像處理軟件DPGrid．LATImage進(jìn)行影像數(shù)據(jù)快速制作輸出，如圖3所示。

圖3 無人機(jī)遙感影像智能處理系統(tǒng)處理流程圖

基于省級(jí)應(yīng)急基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、控制點(diǎn)影像數(shù)據(jù)和GPS/POS數(shù)據(jù)支持的多源、多尺度航空遙感數(shù)據(jù)快速解譯、智能處理和傾斜攝影技術(shù)[4]，研發(fā)了多源多尺度遙感影像一體化快速處理軟件，實(shí)現(xiàn)了高分辨率正射影像及實(shí)景數(shù)據(jù)的快速生成和智能拼接，以及地面式移動(dòng)處理、遙感影像智能匹配處理、大傾角無人機(jī)遙感影像的智能匹配、影像的勻光勻色與自動(dòng)拼接，如圖4、5、6、7所示。

圖4 地面移動(dòng)式處理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

圖5 遙感影像智能匹配處理流程圖

圖6 大傾角、非常規(guī)無人機(jī)遙感影像的智能匹配界面

圖7 影像的勻光勻色與自動(dòng)拼接軟件流程

2.4 應(yīng)急數(shù)據(jù)管理和傳輸系統(tǒng)

測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)管理和傳輸系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式，通過電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)跨地域、跨部門的應(yīng)急協(xié)作，為應(yīng)急測繪地理信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)化快速匯集和交換提供網(wǎng)絡(luò)支撐，提高數(shù)據(jù)共享、處理和服務(wù)的工作效率。同時(shí)，該系統(tǒng)采用扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，為在應(yīng)急管理指揮過程中“信息收集全面、信息交換通暢、領(lǐng)導(dǎo)決策有據(jù)、事故處理高效”提供了保障，如圖8所示。

圖8 應(yīng)急數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)

2.5 應(yīng)急地圖快速制印系統(tǒng)

應(yīng)急地圖制圖是應(yīng)急測繪保障體系中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能夠?yàn)楦黝悶?zāi)害事件提供自定義的地圖制圖方案。應(yīng)急地圖快速制印系統(tǒng)是在分析總結(jié)多年測繪應(yīng)急保障工作的基礎(chǔ)上，提前編制一系列制圖模板，能夠在以后的應(yīng)急保障工作中根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)維護(hù)、添加各種制圖模板，并且通過數(shù)據(jù)加工輸出多樣化地圖。

2.6 應(yīng)急保障任務(wù)管理系統(tǒng)

通過構(gòu)建完整的應(yīng)急管理體系[5]，極大地預(yù)防和減少了突發(fā)情況造成的損害。應(yīng)急管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了緊急突發(fā)事件處理的全過程跟蹤和支持：事件啟動(dòng)、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)反饋、任務(wù)監(jiān)督、事件回溯等，為應(yīng)急人員在緊急事件的處理過程中，及時(shí)提供突發(fā)狀況所需的應(yīng)急測繪快速服務(wù)保障，如圖9所示。

圖9 應(yīng)急保障任務(wù)管理流程圖

2.7 應(yīng)急保障系統(tǒng)集成

基于應(yīng)急運(yùn)載平臺(tái)保障車[6]，完成應(yīng)急基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急數(shù)據(jù)快速獲取系統(tǒng)、應(yīng)急數(shù)據(jù)快速處理系統(tǒng)、應(yīng)急數(shù)據(jù)管理和傳輸系統(tǒng)、應(yīng)急地圖快速制印系統(tǒng)、應(yīng)急保障任務(wù)管理系統(tǒng)等分系統(tǒng)軟件高效集成，以現(xiàn)代化應(yīng)急理念為指導(dǎo)，組建了高效、實(shí)用的的應(yīng)急測繪保障系統(tǒng)[7]。

3 平臺(tái)應(yīng)用分析

本文研究擬建立的測繪應(yīng)急保障服務(wù)信息平臺(tái)已在湖北省防汛救災(zāi)中得到部分應(yīng)用，并發(fā)揮了重要作用。該應(yīng)急平臺(tái)在應(yīng)急數(shù)據(jù)獲取方面，30 min即可完成8 km2范圍內(nèi)優(yōu)于0．2 m分辨率的遙感影像獲取，在應(yīng)急數(shù)據(jù)處理方面使遙感影像成圖時(shí)間大幅縮減近1 h即可完成；在應(yīng)急數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸方面具有較高的傳輸效率。同時(shí)，系統(tǒng)基于航天MZ-1 000可視化桌面觸摸終端，提供視頻、音頻、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等全方位、立體化的實(shí)時(shí)通信模式。還可以作為統(tǒng)一數(shù)據(jù)發(fā)布平臺(tái)，例如監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、公告發(fā)布等信息實(shí)時(shí)發(fā)布到各個(gè)通信終端上，并對(duì)地理信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展現(xiàn)。

[1] 張小趁,陳紅旗．突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù):過程模式[J]．災(zāi)害學(xué),2015(4):149-155

[2] 劉長文,王峰．對(duì)省級(jí)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)的思考[J]．測繪與空間地理信息,2007(3):34-37

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[4] 于頌,楊愛民,陳峰．應(yīng)急測繪保障系統(tǒng)的研究與應(yīng)用:以山西省為例[J]．測繪通報(bào),2016(11):118-121

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本 刊 聲 明

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（本刊編輯部）

P208

B

1672-4623（2017）10-0005-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.10.002

2017-05-24。

郭輝，正高職高級(jí)工程師，研究方向?yàn)闇y繪應(yīng)急保障。