广西壮族自治区自然资源调查监测院 广西南宁 530023
摘要：本文通过分析彩虹-4无人机的结构和传感器性能，阐述其为地质灾害隐患排查、海洋灾害防治、常态化应急保障和自然资源调查监测等应用提供的多源数据支撑作用，表明其能在应急指挥决策和抢险救灾中发挥重要基础作用。
关键词：彩虹-4无人机；应急保障；灾害救援
1 引言
近年来，各类自然灾害、公共安全事件造成了人类安全和经济财产方面的许多损失，产生了许多深远影响，如何应对这些突发事件成为了国内外亟待解决的问题，测绘地理信息成果和技术为解决这一问题提供了基础支撑。[1-3]无人机具有机动灵活、反应迅速、成本低等特点，能够满足高现势性、高可靠性、高效率的自然资源应急保障要求。[4-9]本文从彩虹-4无人机的性能特点着手，分析其在自然资源应急保障中的应用前景，阐述其在应急指挥决策和抢险救灾中发挥的重要基础作用。
2 彩虹4-无人机介绍
本文讨论的彩虹4-无人机是由国家应急测绘保障广西基地配备，整个运行系统是由彩虹4-无人机和视距链路与指挥控制车组成。彩虹4-无人机是由中国航天科技集团公司自行研发，是一款中航时察打一体无人机。该飞机机身长8.5m，翼展18m，采用奥地利914 F2型航空发动机，采用95无铅汽油，加满燃油为380L，安全可靠。飞机作业续航时间为25h，作业任务高度为1000m–5000m，最大飞行高度为7000m，作业半径为200km（视距）/3500km（超视距），最大飞行距离为3500km，飞行速度为150-180km/h，最大起飞重量1330kg，如表1所示。
表1 彩虹4-无人机技术指标列表
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彩虹4-无人机的机体包含一个机身，一个空速管，一个前置摄像头，两个起落架（前起落架、主起落架），左右机翼一对，左右V尾翼一对。飞机总共有9个接收天线：机背上由前往后依次为差分GNSS天线、载荷差分天线、测向GNSS天线、U视距天线、测向GNSS天线；机腹下由前往后依次为L视距天线，雷达高度接收天线、应答机天线、雷达高度发射天线。该飞机上搭载的传感器有光学相机（德国飞思IXU-RS1900，1亿9千万像素）、MiniSAR、光电吊舱。如图1所示。
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图1 彩虹4-无人机传感器示意图
3 彩虹四无人机应用前景
根据上述介绍，彩虹4-无人机具有较强的任务设备装载能力，由于载荷重量较大，可以搭载卫星通讯设备、光电平台以及多种遥感传感器进行作业，且续航时间较长、飞行速度较快，能够完成远距离、大范围的航拍任务。据研究，彩虹4-无人机每小时能获取55平方公里的分辨率为10厘米的航空影像，同时获得分辨率为30厘米的雷达影像，具有极高的三维数据、高光谱和高分辨率影像获取能力。如此，扩大了其后续应用的覆盖面。
彩虹4-无人机上搭载的飞思IXU-RS1900相机，具有两个CMOS传感器，能够获取16470×11540像素的大范围影像。影像的分辨率达到0.1米（如图2所示），满足了大比例尺测图要求。影像的成像时间为0.6秒，相机配套的软件系统能够进行快速的数据处理，短时高效的成像和数据处理为应急测绘争取了时间，在山体滑坡、地震救援、森林防火等防灾救灾中能够得到很好的应用。
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图2 飞思IXU-RS1900相机及航飞相片
彩虹4-无人机上搭载的MiniSAR为微小合成孔径雷达系统，具有全天时、全天候工作能力，并且具备一定穿透力。通过利用雷达干涉进行高程测量，经过差分干涉进行沉降变化监测，能够应用到海洋海岛监测、灾害监测、边境巡逻、自然资源资源重点要素监测、农业普查、军事侦察等领域，在灾害应急过程中，更是能够避免多云、多雾、夜晚等自然因素的干扰，提高灾害救援的效率。此外，在自然灾害处理的过程中，高分辨率的光学影像与高精度的雷达影像能够相互补充，获取多源、多方位、全面的信息，为应急指挥决策提供更多基础依据。
彩虹4-无人机上搭载的光电吊舱具有红外探测、侦查、实时跟踪等功能，能够在各种阴影和夜晚条件下进行探测，获取探测目标的特性的同时进行测量、定位与识别等，提高了灾害救援、应急处置的信息获取能力。
广西国土面积大、地形复杂，地质灾害易发，泥石流、山体滑坡、洪水、地震等自然灾害的应急救援具有很大压力和危险，并且随着社会经济的快速发展，突发公共事件也明显增多。彩虹-4无人机系统续航时间长、数据获取速度快、安全稳定，将极大提高远距离、大范围低空遥感能力，大幅提升自然资源应急保障中地理信息快速获取、集成处理、实时传输与共享服务能力。并且无人驾驶的特点减少了在复杂环境和危险灾害处置中的人员伤亡，便于执行许多危险的应急任务。
基于上述理论分析，本文对彩虹4-无人机进行了约70分钟的飞行试验，获取粤桂合作特别试验区80平方公里影像数据，地面分辨率为0.15米。同时获取55平方千米雷达影像数据，地面分辨率为0.3米。该数据将为该“试验区”园区规划、征地取证、“智慧园区”建设等提供测绘地信保障。此次飞行试验范围如图3所示。
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图3 彩虹4-无人机飞行试验范围示意图
4 结语
本文分析了彩虹4-无人机整体结构组成以及搭载的飞思IXU-RS1900相机、MiniSAR、光电吊舱等传感器性能和应用优势。分析表明，彩虹4-无人机为地质灾害隐患排查、海洋灾害防治等应用提供高可靠性和高效率的地理信息成果，为各类突发公共事件的应急决策提供基础数据支撑。同时，在常态化的应急保障和自然资源调查监测中，彩虹4-无人机亦能发挥其多源数据优势，更好地服务社会经济建设。
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