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“低空经济+应急管理”:9类58个典型应用场景与案例解析(上)

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  在自然灾害与安全生产事故多发、频繁的背景下,我国应急管理工作面临各种严峻挑战。自2021年2月低空经济首次写入《国家综合立体交通网规划纲要》以来,随着有人、无人航空器技术装备的快速发展,已成为热门的研究领域,是我国经济增长的新引擎。有人直升机、固定翼飞机,各类无人机等低空航空器具有机动性强、灵活性高、受地理条件限制小等特点,在应急管理工作中展现出巨大的应用潜力,近年来已在各类自然灾害与安全生产事故救援中发挥了突出作用,初步构建起覆盖“预防-监测-处置-评估”全链条的新型低空应急生态,实战应用场景逐步拓展。笔者团队通过对近年来的有人机、无人机应急救援应用进行梳理总结,形成“低空经济+应急管理”主要应用场景及案例9类58个,具体如下:

  一、通信保障

  1.应急指挥专网覆盖

  通过无人机、有人机、飞艇等各类低空航空器,搭载PDT集群、宽带自组网、机载卫星站等专网通信设备,通过定点或移动飞行的方式,克服地形、地物阻隔及远距离限制等影响,快速构建联通救援队伍和各级指挥部的应急指挥通信链路,为现场救援指挥提供通信保障支撑。

  案例:2023年12月,在甘肃临夏回族自治州积石山县“12·18”地震救援中,翼龙2固定翼无人机搭载PDT窄带通信、Mesh自组网基站,从四川自贡兰田机场飞行600多公里到积石山救援现场,后方指挥人员通过机载通信基站实现了与前方救援人员的宽窄带音视频通话,为救援行动的指挥调度提供了重要支撑。

  2.灾区公网区域覆盖

  通过大型复合翼、固定翼无人机,无人直升机、飞艇等低空航空器,搭载公网基站,飞行至指定区域进行定向公网保障,暂时恢复一定区域的公网信号,可为救援队伍及灾区群众提供语音、数据通信支持,确保通信畅通。

  案例:2024年4月,受强降雨影响,广东韶关武江区江湾镇部分村庄出现通信中断。省应急管理厅紧急调派大型长航时无人机,搭载光电吊舱、移动公网基站等载荷前往受灾区域,成功搭建起公网通信网络,为灾区提供了公网通信服务。

  3.信号中继

  通过无人机、飞艇等各类低空航空器,搭载通信中继基站(包括PDT窄带通信、Mesh自组网基站等),为航空器、地面救援队伍等搭建通信信号连接链路,克服地形、地物阻隔及远距离限制等影响,构建空空、空地通信网络。

  案例:2022年四川甘孜州泸定县“9·5”地震中,震中及周边地区道路中断,通信受阻,由于地形复杂,部分受灾区域地面通信设施一时难以恢复。救援队伍使用无人机搭载LTE专网通信设备,在震中磨西镇等地升空作业,为周边区域提供稳定的通信信号覆盖。同时,现场还配合使用多旋翼无人机,搭载Mesh自组网设备,对一些信号难以覆盖的区域进行补盲。

  4.指挥调度

  通过直升机或固定翼飞机搭载数字化指挥调度系统,将灾情信息实时传达至地面救援现场、前后方指挥部以及其他空中救援力量,进而构建起覆盖各方的指挥调度体系,实现跨区域、跨部门的空地协同指挥调度。

  案例:2024年6月,安徽黄山市暴雨洪涝灾害救援中,安徽省应急管理厅调派空中应急指挥机在黄山市区及歙县地区持续绕飞,通过机载光电设备和航测相机采集实时灾情信息,并将第一手灾区信息实时回传指挥部。同时,机上操作员还与指挥部持续进行视频连线,实时报告灾情和救援相关情况,为指挥中心救援决策与指挥调度各方救援力量提供有力支撑。

  二、侦察测绘

  5.灾情侦察

  通过无人机、有人机等各类低空航空器搭载光电吊舱等侦察载荷,从空中对灾害现场进行侦察,实时获取灾害范围、灾害发展态势、灾场周边条件,以及道路损毁、建筑物倒塌、人员受困等关键信息,为救援行动开展与指挥决策提供支撑。

  案例:2024年9月,广西南宁遭遇强降雨,邕江沿岸出现多处地质灾害。救援人员利用无人机搭载光电吊舱,对受灾区域进行空中侦察,实时获取灾害现场高清影像、热源分布数据以及灾害体激光定位坐标等信息,为制定科学救援处置方案提供数据支撑。

  6.全景图拍摄

  利用无人机等低空航空器搭载云台相机,通过全景拍摄模式,快速采集灾害核心区及周边区域影像,并生成全景影像图,直观呈现灾害现场关键要素的空间分布,为灾情研判与救援力量部署提供可视化支撑。

  案例:2018年7月,重庆洪峰过境,菜园坝、洪崖洞等地受到洪水威胁。救援人员通过无人机采集洪水区域地理信息,现场快速制作720°全景影像,为救援提供全面直观的灾害场景,助力救援行动开展。

  7.三维建模

  利用无人机等各类低空航空器搭载倾斜摄影载荷,获取灾区影像数据,并进行三维建模,制作灾区三维实景图,同时在模型上开展灾害体标注、点线面量测、救援力量部署等,为灾情评估提供空间数据支撑。

  案例:2025年2月,在四川宜宾市筠连县“2·8”山体滑坡灾害中,突发山体滑坡。救援人员利用无人机快速获取现场三维影像,快速生成实景三维模型、激光雷达点云数据以及数字高程模型(DEM),重建了灾区的实景场景,制作出了3幅航空遥感监测图和2份应急监测评估报告,为灾害风险的持续监测提供了科学依据,也为现场的应急处置决策提供了坚实的信息支撑。

  8.正射测图

  利用无人机、飞艇等各类低空航空器搭载正射摄影载荷,获取灾害区域影像数据,制作二维正射影像图,并进行点的坐标获取,线段、面积量测及灾害前后比对等,为灾情评估提供空间数据支撑。

  案例:2023年8月,受台风“杜苏芮”影响,河北涿州市遭遇特大洪涝灾害。应急管理部国家减灾中心使用垂直起降固定翼无人机搭载高分辨率正射相机,对涿州城区及周边重灾区进行正射影像采集,生成灾后正射影像图,为救援力量精准投放、受灾群众转移安置和灾后重建规划提供了重要决策依据。

  9.打点定位

  利用无人机等各类低空航空器搭载定位模块、激光测距载荷等,快速打点获取灾害点的位置信息,为开展救援行动提供精准的位置数据。

  案例:2024年7月,在湖南岳阳市华容县“7·5”洞庭湖决堤救援过程中,救援人员在决口抢险时,利用无人机搭载激光测距载荷,快速打点获取管涌和渗漏位置等信息,实现了对堤防灾害点的准确定位,为决口封堵和堤防查险固堤提供支持。

  案例:2020年7月,湖北恩施土家族苗族自治州屯堡乡山体滑坡淤塞清江发生堰塞湖险情,救援人员紧急调派搭载激光雷达的无人机,获取堰塞湖区域的精确地形数据,帮助救援人员快速了解堰塞体体积、湖水容积等,以便制定科学合理的应急处置方案。

  三、巡查监测

  12.火场态势监测

  利用无人机搭载可见光、红外热成像等载荷,对火灾现场的火势发展、烟雾扩散、温度分布等情况进行实时监测和数据采集,为火灾扑救指挥决策提供准确、及时的信息支持。

  案例:2024年3月,在四川甘孜州雅江县“3·15”山火救援中,为克服火场地形复杂、火势多变情况下火场态势实时监测难题,应急管理部紧急调用具备长航时监测能力与多种监测设备协同能力的复合翼无人机,挂载光电侦察吊舱和卫星通信设备,执行广域巡查任务,实时回传火场红外遥感数据、火势蔓延趋势信息,为指挥部动态调整扑救策略提供了重要支持。

  13.灾场气象监测

  通过无人机、飞艇等航空器搭载温湿度传感器、气压计、多光谱成像仪及微型气象站,实时采集大气温度、风速风向、气溶胶浓度及云层演变数据,为救援行动提供气象信息支持。

  案例:2024年2月,湖北省低温雨雪冰冻灾害救援中,省应急救援中心使用无人机对京港澳高速孝昌小河收费站、荆门二广高速等多处进行气象监测,无人机搭载温湿度传感器等设备,实时采集大气温度、风速风向等数据,为除雪行动和指挥调度提供准确路况信息与决策依据,有效助力抢险保通。

  14.水体取样

  在危化品事故等灾害救援中,采用多旋翼无人机搭载水体采样器模块等,采集灾场及周边水体样本,分析液体成分及水体污染情况,为研判灾情与制定方案提供依据。

  案例:2023年10月,京津冀三地组织开展演练,设定河北保定市定兴县境内107国道跨南拒马河桥上,一辆柴油罐车发生交通事故,引发柴油泄漏流入南拒马河,威胁下游雄安新区白洋淀水环境安全和天津市水域安全。演习现场,工作人员使用无人机实施水质取样、空气监测、污染水体无害处置等任务,为研判灾情与制定方案提供了有力支持。

  15.水流流速监测

  在洪涝、泥石流等灾害引发的水流湍急场景中,利用无人机搭载雷达、流速仪等载荷,对水流速度进行快速、精准测量,为救援决策提供关键数据支持,辅助评估风险、制定救援方案及保障救援人员安全。

案例:2024年7月,在湖南岳阳市华容县“7·5”洞庭湖决堤救援中,救援人员使用无人机搭载雷达波流速仪进行测量,快速测量决口水流流速,结合堤内外水位差,迅速预判决口发展趋势,为制定堵口方案提供了科学有效的数据支撑。

  16.有害气体监测

  通过无人机搭载气体探测传感器,快速检测灾害事故现场的有毒有害气体(如甲烷、硫化氢、挥发性有机物等),实时回传浓度、分布及扩散趋势数据,为救援决策提供支持。

  案例:2023年3月,在宁夏固原市原州区G70福银高速路汽油槽罐车侧翻事故救援中,宁夏消防相关救援人员利用无人机进行气体检测,并实时回传数据,精准锁定泄漏点位置,快速划定警戒区,引导救援力量从侧上风方向安全接近,为交通事故救援中倒罐等重要作业提供技术支持。

  17.地质灾害监测

  通过无人机搭载可见光、红外热成像、激光雷达和合成孔径雷达等载荷,按预设周期巡航隐患区域,快速获取地表位移、裂缝变形、岩体松动等数据,分析形变趋势,辅助灾变预警与应急响应。

  案例:2015年12月4日,在广西南宁市马山县古零镇岩溶地面塌陷地质灾害救援中,南宁市调派无人机对灾害区域进行低空航测,及时获取灾害区域长时间系列高分辨率监测成果,分析现场地陷形变趋势,为处置现场地质灾害应急指挥部决策以及灾后恢复重建等工作,提供了全面、客观、准确的技术支持。

  18.尾矿库监测

  通过无人机搭载可见光、红外热成像,以及激光雷达和合成孔径雷达等载荷,对尾矿库的坝体、库内水面、排洪设施、周边环境等关键部位进行定期或不定期的巡查、数据采集和分析,以实现对尾矿库安全状况的实时监测和评估,及时发现潜在的安全隐患,为尾矿库的安全管理提供科学依据。

  19.火警核查

  119接警中心在接到火警信息后,迅速派出无人机前往火警地点,利用其搭载的高清摄像头、热成像仪等设备,对现场情况进行快速勘查、核实,为后续的应急处置提供准确信息的工作方式。

  案例:2023年9月,江苏南京市栖霞区某化工厂接到疑似有毒气体泄漏报警,南京消防立即出动大疆M300 RTK无人机搭载气体检测仪和红外热成像设备前往核查,通过热成像确认无明火后,检测到3号储罐区硫化氢浓度远超安全阈值,并观察到泄漏源为法兰密封失效。指挥中心根据无人机回传数据,立即划定警戒区并疏散周边群众,同时制定带压堵漏方案,最终成功完成救援处置任务。

  20.森林火灾巡检

  案例:2024年3月,河南灵宝利用无人机在国有灵宝川口林场卫家磨林区,开展森林火灾巡检并实时传输林区影像,及时发现潜在火情,有效提升了森林防火巡查效率和预警能力。

  21.河道巡查

  利用无人机等各类低空航空器搭载高清摄像头、多光谱传感器等设备,对河道进行空中巡检,通过航拍快速获取水位、水流、淤积等数据,及时发现河道安全隐患。

  22.巡堤查险

  案例:2024年8月,应急管理部国家自然灾害防治研究院在吉林松原市出动巡堤查险无人机飞行28架次,巡查堤防76公里,在松花江前郭县、宁江区和哈达山水库等堤段发现了多处渗漏和管涌,为及时处置提供了有力支持。

  23.地质隐患巡查

  案例:2024年7月,云南德宏州芒市遭遇持续强降雨,巡查组开展无人机地质隐患巡查,发现弄丙村吕折二组背后斜坡顶部出现局部滑塌现象,相关部门随即高度关注降雨及隐患变形情况,及时组织多户居民有序疏散转移,实现受威胁群众“零伤亡”。

  24.密闭空间巡查

  利用无人机搭载避障激光雷达、气体检测模块及高清热成像相机等,按预设路径巡航密闭空间,实时监测结构形变、气体泄漏及温度异常等情况,辅助隐患精准排查与作业安全评估。

  案例:2021年7月,在河南郑州“7·20”特大暴雨灾害中,地铁5号线隧道严重积水,救援人员使用无人机搭载激光雷达、气体检测仪和双光热成像相机,实时检测地铁隧道内有害气体浓度和电气设备短路风险点,为后续抢修作业提供了精准数据支撑。

  25.消防通道巡查

  案例:2024年11月,浙江杭州萧山利用无人机对消防车道堵塞进行巡查监管,将拍摄的实时画面数据回传至管理平台,及时发现消防通道占用问题,有效降低消防车道违规堵塞、占用现象。

  26.电动车安全隐患巡查

  通过无人机搭载可见光、红外热成像载荷,对电动车集中停放区域、充电场所等进行空中巡查,及时发现电动车违规充电、电池温度异常、占用消防通道等安全隐患,保障公共安全。

  27.化工园区巡检

  通过无人机搭载高精度气体传感器与可见光、红外热成像载荷,对化工园区等重点风险区开展日常立体化监测巡查,实时检测甲烷、硫化氢等有毒气体浓度及设备表面温度异常,辅助管理人员动态掌握风险态势,实现常态化安全防控。

  案例:吉林化学工业公司有机合成厂使用无人机,搭载高精度气体传感器、可见光摄像头和红外热成像仪,针对高空火炬、厂房设备等人工巡检高风险区域,实现全方位、无死角智能化巡检,快速完成高危区域风险排查,有效提升了巡检工作效率。

  28.高危场景巡查

  利用无人机等各类低空航空器搭载可见光、热红外等载荷,对危化品事故处置等存在高风险、可能危及人员安全的高危场景进行持续巡查,及时发现安全隐患或为救援行动提供安全监测支持。

  案例:2015年8月,在天津港瑞海公司危险品仓库“8·12”特大火灾爆炸事故中,救援人员利用无人机搭载可见光、红外热成像等载荷,对事故现场进行多次巡查,获取现场灾害态势和救援行动进展情况,为救援指挥决策提供了有力支持。