薛勇院士：立体化感知体系破解救灾难题（下）

编者：

及时准确地获得灾害的地理定位，这对高效的应急响应至关重要，也是灾害风险防控与韧性发展的关键。2月6日，《中国科技信息》杂志专访了在定量遥感、地球大数据及天空地一体化对地观测领域取得卓越成就的薛勇院士，薛勇院士介绍了如何加快空天信息与低空系统技术融合，从而迅速获取灾害地理定位的相关研究。

采写：执行主编 郑挺颖

薛勇院士

03

无人机在跨区域应急协同中的

独特优势

提问

在跨区域灾害联动中，无人机

相比传统手段有哪些独特优势？

回答

无人机在跨区域灾害联动与信息共享中的优势，可以从三个维度理解：技术能力、操作特性和系统融合。相较于传统手段如人工勘察、卫星、有人机，无人机提供了一个快速、灵活、精细且低成本的空中信息节点，彻底改变了灾害应急的“信息获取—共享—决策”循环。

首先是无与伦比的响应速度与灵活机动性。无人机可在地面交通中断前后迅速起飞，通常在数十分钟内抵达受灾核心区，实现“第一时间到场”。它能轻松飞越塌方、洪水、废墟等极端复杂地形，直达孤岛化的灾区，获取关键信息。作为移动的信息节点，可在不同行政区域、不同救援队伍之间进行侦查和信息中继，打破地理与行政壁垒。

其次是低成本、高分辨率的实时态势感知。无人机既可进行大范围的灾情普查，如洪水淹没范围，也可对重点目标如损毁桥梁、被困人员进行厘米级精度的抵近侦查和三维建模。通过集成可见光、热成像、多光谱、激光雷达等传感器，在单一架次中同步获取多种数据。通过4G/5G或自组网链路，可将实时画面、高清图片、三维模型直接推送至后方联合指挥中心及各联动单位，实现“前方一目了然，后方协同决策”。

提问

我注意到您特别强调“通信中继”

功能，这在应急中有什么特殊

意义？

回答

重大灾害往往导致地面通信基站损毁，形成“信息孤岛”。搭载通信载荷的无人机可快速升空，构建临时移动通信网络，恢复灾区手机信号或为救援专网提供中继，保障指挥指令和灾情信息的上传下达。这是实现跨区域、跨部门联动的物理基础。

提问

无人机在应急中还能发挥哪些

独特作用？

回答

除了通信中继，无人机在应急中还有多个关键作用。一是快速灾情评估与态势感知。灾害发生后，无人机可迅速飞抵受灾区域，通过高清摄像、红外热成像、多光谱传感器等设备，实时传回灾害现场的影像与数据。结合卫星提供的宏观背景信息，应急指挥中心能够在短时间内全面掌握灾情分布、受灾程度、关键基础设施损毁情况等，为资源调配和力量部署提供科学依据。

二是物资投送与生命救援。在道路中断、地形复杂的灾区，无人机能够实现小批量应急物资如药品、食品、救生设备的精准投送。同时，配备喊话器、探照灯、生命探测仪的无人机可以协助搜寻被困人员，提高救援效率。

三是跨区域协同指挥平台。通过统一的云平台，不同地区、不同部门的无人机可以接入同一指挥系统，实现任务协同、数据共享。指挥中心能够根据灾情动态，跨区域调度无人机资源，形成“一处受灾、多方支援”的协同作战模式。

四是灾后重建与监测。在应急阶段之后，无人机可以持续对灾区进行定期监测，评估重建进度，防范次生灾害，为恢复重建提供长期的数据支持。

提问

在跨区域联动中，无人机如何

实现信息共享的标准化？

回答

无人机生成的正射影像图、三维实景模型、视频流等，本身就是最直观、最易理解的信息载体。无人机数据自带高精度时空标签，能与卫星数据、地面报告在统一的地理信息平台上无缝融合，消除信息歧义。多支来自不同区域的无人机队伍，可通过云平台共享飞行计划、空域信息和成果数据，避免重复侦查和空域冲突，实现高效协同。

提问

为了方便大家理解，您能否

举个跨区域联动的具体案例？

回答

比如在A省发生洪灾、下游B省面临压力的场景中。A省无人机快速获取的洪峰过境、堤坝险情、淹没范围等高清数据和模型，可实时共享给B省防汛指挥部。双方基于同一套高精度、可视化的事实数据进行会商和决策，可极大提升联动响应的科学性和协同效率。

另外，在救援力量调度方面，多支来自国家、省、市及社会力量的救援队同时抵达灾区时，联合指挥中心可依托无人机实时回传的全局态势，动态指派各支队伍前往最急需的区域，实现救援力量的精准调度和跨区域互补。

在效果评估方面，对某堰塞湖进行爆破处置后，无人机可立即进行后效侦查，将处置后的影像、水文数据与之前模型对比，结果快速共享给地质、水利专家和一线指挥官，形成“侦查—决策—行动—评估”的敏捷闭环，指导下一步行动。

04

迈向智能化的应急协同体系

提问

无人机在应急领域展现出巨大

潜力，但目前还面临哪些主要

挑战？

回答

挑战主要来自四个方面。第一是空域管理与协调机制。跨区域飞行涉及复杂的空域审批与协调问题，需要建立应急状态下的绿色通道。目前应急状态下跨区域、多无人机协同飞行的空域快速审批与动态避让机制还不完善。

第二是技术标准与数据共享。不同厂商、不同型号的无人机数据格式不一，缺乏统一的数据融合与共享标准。不同品牌、型号无人机数据格式、传输协议的统一与互通仍是难题。

第三是续航与载荷限制。目前大多数民用无人机续航时间有限，难以适应大范围、长时间的应急任务。同时，在极端恶劣天气和复杂电磁环境下，远程、可靠的数据链保障也面临挑战。

第四是安全与隐私问题。无人机采集的数据可能涉及个人隐私和敏感区域，需要完善相关法律法规。同时具备跨区域协同操作能力的专业队伍，以及常态化的联合演练机制也需要加强。

提问

针对这些挑战，未来发展方向

是什么？

回答

未来发展方向主要包括四个方面。一是智能化与自主化。发展具备自主规划、集群协同能力的智能无人机系统，实现从“遥控操作”到“自主决策”的转变。通过深度学习、强化学习等AI技术，提升无人机在复杂环境下的感知、决策和行动能力。

二是多源信息融合。深化空天信息与低空无人机数据的融合分析，提升灾害预警与评估的准确性。打通卫星遥感、无人机侦察、地面监测等多源数据的融合链路，构建真正的“空天地一体化”监测体系。

三是制度与标准建设。建立健全跨区域应急无人机协同的法规、标准与协作机制。制定空天地数据接口、质量、安全标准体系，参考ISO/TC211等国际标准；开发开放式协同框架，支持多厂商设备接入；建立应急状态下跨区域、多无人机协同飞行的空域快速审批与动态避让机制。

四是新型动力与平台。研发长航时、大载荷的专业应急无人机平台。发展太阳能无人机、氢燃料电池无人机等新型动力技术，实现数天甚至数周的持续飞行能力；研制耐高温、抗强风、防电磁干扰的特种无人机，适应极端环境作业需求；开发模块化、可快速更换任务载荷的无人机平台，提升任务适应性。

提问

最后，想请您展望一下无人机

在应急协同领域的发展前景。

回答

展望未来，我认为无人机在应急协同领域将发挥越来越重要的作用。从空天信息到低空系统的技术融合，特别是无人机系统的深度应用，正在重塑跨区域应急协同的模式。无人机以其快速响应、灵活部署、多维感知的优势，成为连接宏观监测与现场处置的关键节点，显著提升了应急响应的效率和精准度。

空天遥感、卫星数据与无人机低空感知的协同，正从“简单数据叠加”向“智能任务协同”演进。未来通过打通技术壁垒、构建空天地一体化网络，将进一步提升全球精细化监测与应急响应能力，为自然资源管理、防灾减灾、智慧城市等提供核心支撑。

构建“空—天—地”一体化信息体系，需以“数据驱动、智能协同、应用导向”为核心，通过技术整合、标准统一、机制创新，逐步形成全域覆盖、实时精准、智慧响应的数字感知能力。这不仅将提升国家综合治理与应急响应水平，也为数字经济、生态文明建设提供关键基础设施支撑。

随着技术的不断成熟和机制的完善，无人机必将在构建“空天地一体化”应急体系中发挥越来越核心的作用，为保护人民生命财产安全提供有力保障。

薛勇，定量遥感和地球大数据专家，国际欧亚科学院院士、国际宇航科学院通讯院士、入选国家高层次人才（A类）、江苏省重大人才工程个人和团队领军人才，“英国皇家物理学家”荣誉称号获得者。国家科学技术进步二等奖获得者（2010），2014年获中国科学院“优秀研究生指导教师”荣誉称号，2012年和2017年获得了中国科学院研究生院BHP Billiton导师科研奖。“国际数字地球学会中国国家委员会数字能源专业委员会”副主任，“中国测绘学会—大数据与人工智能工作委员会”副主任委员，“中国地球物理学会—韧性减灾与应急专业委员会”副主任，“中国气象学会—公共气象服务委员会”副主任，二级教授。

编辑：柯欣

审核：王汝霖

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