面向應(yīng)急救援的多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)①

徐成華,宋雨嬌,于振鐸,莊子尤

1(中科九度(北京)空間信息技術(shù)有限責(zé)任公司,北京 100190)

2(中國科學(xué)院 電子學(xué)研究所,北京 100190)

3(北京市數(shù)字城市工程技術(shù)研究中心,北京 100190)

4(中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

1 引言

我國是地震頻發(fā)國家,地震的范圍廣、頻度高、強度大,而且危害也大.最近十年,地震災(zāi)害造成中國人員傷亡巨大,地震死亡人數(shù)超過全部自然災(zāi)害死亡人數(shù)的半數(shù).地震災(zāi)害發(fā)生后,造成建筑物的坍塌和人員的掩埋,極大危害人身健康.掩埋人員的快速搜救和科學(xué)救援,對保護(hù)生命財產(chǎn)安全具有極為重要的意義.在應(yīng)急救援過程中,對災(zāi)區(qū)歷史和現(xiàn)場的多源、多類型數(shù)據(jù)的綜合集成和可視化,為救援行動決策提供有力的數(shù)據(jù)支撐.例如,化工廠、加油廠等危險設(shè)施分布數(shù)據(jù)有助于行動路線和行動措施的科學(xué)制定；學(xué)校、醫(yī)院等重點保護(hù)單位信息可幫助指揮人員分配救援人員資源；歷史遙感影像或三維模型與現(xiàn)有數(shù)據(jù)比對可有效實施災(zāi)害評估；生命探測信息狀態(tài)和空間分布可輔助制定救援行動方案.因此,應(yīng)急救援過程中,需要一個空間多源信息綜合管理和可視化系統(tǒng),支持指揮人員進(jìn)行輔助決策.

目前,三維系統(tǒng)涌現(xiàn)出了很多優(yōu)秀產(chǎn)品,例如World Wind、Skyline、Google Earth 等,World Wind是由美國宇航局和開源社區(qū)開發(fā)的三維地理可視化系統(tǒng)[1],可以將衛(wèi)星圖像和航空遙感數(shù)據(jù)結(jié)合在一起,實現(xiàn)遨游地球的效果；Skyline是一套三維數(shù)字地球平臺軟件,由美國Skyline公司開發(fā),可以利用海量的遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)以及相關(guān)二三維數(shù)據(jù)模擬三維場景[2]；Google Earth(谷歌地球)是由美國Google公司開發(fā)的一款數(shù)字地球軟件,它以三維地球的形式把衛(wèi)星影像、航空影像、照片和高程圖像組織在一起,用戶可在不同角度瀏覽地球[3].國內(nèi)超圖公司研發(fā)的SuperMap iPortal軟件產(chǎn)品,將分散、異構(gòu)的地圖、場景等資源進(jìn)行整合,實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理[4].上述系統(tǒng)均為Client/Server模式的三維數(shù)字地球系統(tǒng),需要針對不同系統(tǒng)開發(fā)不同版本,使用前需要安裝或者以插件的方式與瀏覽器進(jìn)行集成,在安全性和易用性上存在差距.

隨著瀏覽器三維渲染技術(shù)的發(fā)展,以WebGL為核心的跨平臺Web圖形繪制標(biāo)準(zhǔn)日益完善,可在普通瀏覽器進(jìn)行三維渲染,由于無需插件或?qū)g覽器擴展,系統(tǒng)具有良好的易用性和可維護(hù)性.朱麗萍等[5]嘗試一種不需要插件加載實現(xiàn)三維場景的解決方案.陳燕紅等[6]研究了WebGL和HTML5的Web頁面三維動態(tài)展示技術(shù),實現(xiàn)了新疆民族手工藝品三維動態(tài)展示系統(tǒng).王銳等[7]研究了一種輕量級的三維地理場景構(gòu)建方法,通過將多源三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行同構(gòu)化處理,充分利用客戶端的計算資源,實現(xiàn)三維地理場景的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與共享.楊帆等[8]基于WebGL三維圖形開發(fā)環(huán)境,構(gòu)建了B/S模式下的多層體系結(jié)構(gòu),探討了三維虛擬地球繪制關(guān)鍵技術(shù).馬炅妤等[9]基于WebGL技術(shù)設(shè)計了一種在線動態(tài)地圖服務(wù)架構(gòu),實現(xiàn)了海量矢量切片數(shù)據(jù)的快速可視化和動態(tài)更新.焦騰等[10]利用空間關(guān)系數(shù)據(jù)庫及分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù),實現(xiàn)了海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的高效存儲、檢索與定位,提高了空間科學(xué)數(shù)據(jù)的集成可視化顯示與應(yīng)用效率.郭建雄等[11]針對三維復(fù)雜模型快速傳輸和可視化問題,結(jié)合三維模型簡化與漸進(jìn)式傳輸可視化技術(shù),以電力桿塔模型為例,利用Cesium平臺進(jìn)行模型可視化,渲染效率提升明顯.上述系統(tǒng)多針對單一地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行Web可視化,缺乏多源多類型數(shù)據(jù)的融合可視化.

面對應(yīng)急救援中多源異構(gòu)的復(fù)雜環(huán)境數(shù)據(jù),急需一個三維可視化系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)海量矢量數(shù)據(jù)和三維對象模型的高效加載,并實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空間融合.本文討論了基于WebGL[12]的生命體探測數(shù)據(jù)三維空間融合技術(shù),發(fā)揮全球統(tǒng)一時空框架的時空表達(dá)優(yōu)勢,研制應(yīng)急救援?dāng)?shù)據(jù)融合可視化系統(tǒng),實現(xiàn)生命探測設(shè)備運行監(jiān)測、探測信息綜合表達(dá)以及復(fù)雜監(jiān)測環(huán)境融合的多手段、多效果、多維度可視化,提升多源生命探測信息管理、分析與表達(dá)能力,為指揮救援提供輔助支持.應(yīng)急救援?dāng)?shù)據(jù)融合可視化系統(tǒng)建設(shè)思路如圖1所示.

與已有系統(tǒng)相比,已有系統(tǒng)重點解決地理空間數(shù)據(jù)的融合問題,本文將動態(tài)探測數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)等多類型、多結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在統(tǒng)一平臺上進(jìn)行管理和可視化展示,體現(xiàn)出更強大的數(shù)據(jù)管理和可視化能力,同時,利用WebGL技術(shù),實現(xiàn)B/S架構(gòu)下的高效渲染,在不安裝任何插件的情況下,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和分析,使用更加靈活方便,具有更大前景的發(fā)展?jié)摿?

2 應(yīng)急救援中的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)

應(yīng)急救援中的數(shù)據(jù)是復(fù)雜多樣的,主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、生命探測設(shè)備數(shù)據(jù)、探測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù),構(gòu)成應(yīng)急救援場景下的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集.

圖1 應(yīng)急救援?dāng)?shù)據(jù)融合可視化系統(tǒng)建設(shè)思路

1)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)

圖2 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)遙感影像、基礎(chǔ)電子地圖、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、災(zāi)區(qū)高分遙感數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù).基礎(chǔ)遙感影像,作為基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù),在這些底圖數(shù)據(jù)上實現(xiàn)高分辨率數(shù)據(jù)、局部三維數(shù)據(jù)、目標(biāo)數(shù)據(jù)和生命探測信息的加載,如圖2(a)所示；基礎(chǔ)電子地圖,顯示基本地名、道路、行政區(qū)劃、河流等信息,為應(yīng)急救援空間定位起到重要作用,如圖2(b)所示；數(shù)字高程模型數(shù)據(jù),與遙感數(shù)據(jù)結(jié)合,共同描繪地形地貌信息,如圖2(c)所示；災(zāi)區(qū)高分遙感數(shù)據(jù),主要采用衛(wèi)星、航空等高分辨率數(shù)據(jù),展示災(zāi)區(qū)現(xiàn)狀和歷史信息,三維模型數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用,當(dāng)災(zāi)害發(fā)生后,無人機加載傾斜攝影相機可迅速獲取災(zāi)害現(xiàn)場的三維場景并進(jìn)行評估,為輔助決策提供依據(jù),如圖2(d)所示.

2)生命探測設(shè)備數(shù)據(jù)

生命探測設(shè)備數(shù)據(jù)(如圖3)主要是指用于描述生命探測設(shè)備的數(shù)據(jù),包括便攜式L波段探測設(shè)備、車載式K波段探測設(shè)備、P波段探測設(shè)備等設(shè)備的屬性數(shù)據(jù).具體包括：設(shè)備編號、設(shè)備名稱、設(shè)備使用說明、使用壽命、設(shè)備圖片、探測范圍、探測深度、波段類型等.

圖3 生命探測設(shè)備數(shù)據(jù)

3)探測數(shù)據(jù)

探測數(shù)據(jù)主要是指生命探測設(shè)備在使用過程中,監(jiān)測到的探測結(jié)果數(shù)據(jù).具體包括：探測范圍內(nèi)生命體個數(shù)、生命體的三維坐標(biāo)、生命探測雷達(dá)當(dāng)前位置、生命體狀態(tài)信息等,如圖4所示.

圖4 生命體探測數(shù)據(jù)

4)現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)

為保障在復(fù)雜救援環(huán)境下生命探測和救援的高效性,需要接入視頻、圖片、音頻等數(shù)據(jù),共同構(gòu)建逼真的救援現(xiàn)場場景.

3 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)

救援現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變,為了保證探測的準(zhǔn)確性和救援的高效,通常利用多種探測設(shè)備對同一區(qū)域進(jìn)行聯(lián)合探測,探測得到的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行統(tǒng)一管理和處理分析.為了解決多源三維空間數(shù)據(jù)融合問題,本文通過研究基于統(tǒng)一時空框架的高效三維融合技術(shù),重點突破多源異構(gòu)數(shù)據(jù)組織與態(tài)勢分析、空間數(shù)據(jù)融合與動態(tài)加載、生命體時空演變分析等關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的整合.

3.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)組織與態(tài)勢分析技術(shù)

多機聯(lián)合生命探測下涉及的目標(biāo)特性數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)內(nèi)容龐雜,結(jié)構(gòu)松散的特點,這些數(shù)據(jù)即包括覆蓋多時相、多分辨率、多傳感器類型的遙感影像數(shù)據(jù),也包括微波生命探測儀本身運行數(shù)據(jù),同時含有探測到的目標(biāo)數(shù)據(jù).因此,面對如此復(fù)雜多樣的數(shù)據(jù),需要解決海量目標(biāo)特性信息的組織管理能力,解決目標(biāo)數(shù)據(jù)之間快速關(guān)聯(lián)等問題,為海量目標(biāo)特性數(shù)據(jù)存儲管理、高效訪問奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ).

多源數(shù)據(jù)組織管理重點在于如何表達(dá)、存儲、關(guān)聯(lián)和查詢現(xiàn)實實體及其隨時間變化的狀態(tài),采用的組織和存儲機制的優(yōu)劣直接影響到數(shù)據(jù)的查詢檢索效率.因此,多源、多分辨率、多時相、異構(gòu)數(shù)據(jù)組織管理重點在于如何構(gòu)建科學(xué)、高效的組織管理模型.該模型從時間、空間、業(yè)務(wù)三個維度組織數(shù)據(jù),如圖5所示.

圖5 統(tǒng)一時空框架下數(shù)據(jù)組織關(guān)聯(lián)模型

下面主要介紹目標(biāo)特性信息管理組織模型的幾個方面：

1)空間特征：將事物置于統(tǒng)一的空間參照系之中,體現(xiàn)了被描述對象之間的空間關(guān)系.空間數(shù)據(jù)整合要在統(tǒng)一的時空模型、統(tǒng)一的地理基準(zhǔn)條件下,選擇適合應(yīng)用的空間表達(dá)方式和空間數(shù)據(jù)組織方式對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行整合.空間數(shù)據(jù)的組織方法包括：空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模型、空間索引技術(shù)、空間檢索引擎、空間檢索優(yōu)化策略.空間數(shù)據(jù)的組織方法不僅用技術(shù)手段統(tǒng)一了不同類型數(shù)據(jù)的空間基準(zhǔn)和空間表達(dá),而且優(yōu)化了數(shù)據(jù)的空間檢索效率.

2)時間特征：是所有事物的天然屬性,是事物變化過程的參照.時間體現(xiàn)了事物變化的順序,通過時間序列可以分析事物的變化過程和事物之間的影響關(guān)系.

3)業(yè)務(wù)特征：數(shù)據(jù)用來記載現(xiàn)實世界中具有價值的物理實體或邏輯實體.目標(biāo)以及目標(biāo)間的時間、空間、邏輯關(guān)系,構(gòu)成了業(yè)務(wù)體系.業(yè)務(wù)體系直接描述了目標(biāo)以及目標(biāo)之間的關(guān)系,同時也是組織數(shù)據(jù)的重要維度.

3.2 空間數(shù)據(jù)融合與動態(tài)加載技術(shù)

應(yīng)急救援中的數(shù)據(jù)是復(fù)雜多樣的,需要將這些數(shù)據(jù)融合在一起,構(gòu)建出復(fù)雜的三維場景,如圖6所示.海量柵格和三維模型數(shù)據(jù)的快速加載會影響應(yīng)用系統(tǒng)的運行效率,這將制約以“真實還原客觀環(huán)境”為主題的可視化綜合應(yīng)用.為了提高系統(tǒng)運行效率,關(guān)鍵在于基于視窗預(yù)測的數(shù)據(jù)動態(tài)加載,實現(xiàn)柵格、矢量與三維模型數(shù)據(jù)的分級處理創(chuàng)建和分析預(yù)測.

基于視窗預(yù)測的加載技術(shù),解決數(shù)據(jù)訪問和高效加載的問題.為了實現(xiàn)在空間和時間的多條件下數(shù)據(jù)調(diào)用需求,需要對窗口顯示的空間范圍和視點相關(guān)數(shù)據(jù),如視點位置、視線目標(biāo)、視點移動、視點旋轉(zhuǎn)等要素進(jìn)行分析與預(yù)測.窗口顯示的區(qū)域是一個空間區(qū)域,落在窗口顯示范圍內(nèi)的空間區(qū)域不是一個簡單幾何體.不能通過計算窗口區(qū)域與模型是否相交,也不能通過計算每個模型與視點的距離來決定是否加載模型.需要使用經(jīng)緯度區(qū)域相交,模型高度等參數(shù)查詢模型索引,再通過計算優(yōu)先級,重新排列加載順序,使窗口區(qū)域計算簡單化.離開窗口后,對于短時間內(nèi)無需再使用的模型釋放空間,釋放策略要考慮：位置、分辨率、模型和視點之間的距離、數(shù)據(jù)量、緩沖區(qū)大小、顯存大小等多個方面.

圖6 多源三維信息空間融合

3.3 生命體時空演變分析技術(shù)

基于數(shù)據(jù)的時空特性,需提供統(tǒng)一時空框架下的數(shù)據(jù)全生命周期管理演變能力,通過統(tǒng)一的時間空間基準(zhǔn),結(jié)合時間軸序列化管理手段,實現(xiàn)各類成果數(shù)據(jù)的有效組織和管理,有效提升數(shù)據(jù)的管理能力,為后續(xù)數(shù)據(jù)的融合與可視化展現(xiàn)提供良好基礎(chǔ).

1)時空數(shù)據(jù)組織模型技術(shù)

數(shù)據(jù)的可視化與管理是基于時間和空間進(jìn)行組織的,基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)采用基于分層(尺度和時間)組織的時空模型,動態(tài)數(shù)據(jù)采用“時間+空間+業(yè)務(wù)”的事件模型,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的“時間+空間+業(yè)務(wù)”三維一體化組織融合,如圖7所示.

2)多源異構(gòu)場景動態(tài)展現(xiàn)技術(shù)

作為集成展現(xiàn)環(huán)境的重要組成部分,需具備“時間-空間-事件/對象”多源異構(gòu)的場景動態(tài)展現(xiàn)能力,能夠?qū)⒏黝悎鼍耙匾浴笆录?對象”為中心,以時間軸序列為手段進(jìn)行綜合關(guān)聯(lián)和組織,并能夠進(jìn)行動態(tài)可視化展示,便于后續(xù)構(gòu)建統(tǒng)一的動態(tài)展現(xiàn)環(huán)境.

4 系統(tǒng)架構(gòu)與實現(xiàn)

面向應(yīng)急救援領(lǐng)域的數(shù)據(jù)統(tǒng)一監(jiān)管、多維分析等應(yīng)用需求,本文基于WebGL高級渲染技術(shù),實現(xiàn)在統(tǒng)一時空框架下,高精度的生命探測信息和多源復(fù)雜環(huán)境數(shù)據(jù)的融合表達(dá),研制應(yīng)急救援?dāng)?shù)據(jù)融合可視化系統(tǒng).WebGL解決了Web三維渲染中兩個問題：第一,通過HTML腳本實現(xiàn)Web交互式三維動畫的制作,無需任何瀏覽器插件支持；第二,WebGL通過統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、跨平臺OpenGL接口實現(xiàn)底層圖形硬件的加速渲染.本文利用WebGL高級渲染技術(shù)實現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)三維空間信息融合.軟件系統(tǒng)的架構(gòu)如圖8所示.

圖7 “時間-空間-業(yè)務(wù)”場景組織展現(xiàn)

圖8 應(yīng)急救援?dāng)?shù)據(jù)融合可視化系統(tǒng)架構(gòu)圖

(1)數(shù)據(jù)層：主要包括生命探測設(shè)備的屬性數(shù)據(jù)、救援現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境數(shù)據(jù)、監(jiān)測過程的運行數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)、分析成果數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫.

(2)基礎(chǔ)支撐平臺層：以全球統(tǒng)一時空屬性作為平臺框架,研制軟件基礎(chǔ)平臺,集成了標(biāo)注標(biāo)繪、可視化管理、可視化工具、空間分析、可視化場景構(gòu)建、時序信息管理等基礎(chǔ)功能.

(3)應(yīng)用層：面向應(yīng)急救援等對人體探測的業(yè)務(wù)應(yīng)用,基于基礎(chǔ)支撐平臺,構(gòu)建微波生命探測設(shè)備監(jiān)測、監(jiān)測環(huán)境融合分析和探測信息綜合分析等業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件.

4.1 微波生命探測設(shè)備監(jiān)測

在復(fù)雜的應(yīng)急救援、反恐維穩(wěn)的典型應(yīng)用中,一方面監(jiān)測環(huán)境具有范圍大而廣、環(huán)境結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點；另一方面針對生命體探測需要滿足穿過復(fù)雜介質(zhì)探測、遠(yuǎn)距離空曠地探測等具體探測場景,基于上述原因需要用到多種類型的生命探測雷達(dá)進(jìn)行探測；第三,通常在應(yīng)用中往往需要同時投入多臺的生命探測儀進(jìn)行生命體探測,以為提升救援效率.因此,在大范圍監(jiān)測環(huán)境下對微波生命探測設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測與管理尤為重要.

微波生命探測設(shè)備監(jiān)測在全球統(tǒng)一時空框架下,在基礎(chǔ)地理信息基礎(chǔ)上,充分依托框架的時空模型,以設(shè)備數(shù)據(jù)為核心,對項目中所涉及的環(huán)境信息采集、生命探測儀(便攜式、車載式)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行全面管理.主要面向設(shè)備運行狀態(tài)、運行軌跡、探測范圍、分布態(tài)勢等展開分析,并依據(jù)用戶需求實現(xiàn)成果輸出.

微波生命探測設(shè)備監(jiān)測軟件的具體功能包括生命探測設(shè)備管理、設(shè)備空間軌跡可視化、探測范圍空間表達(dá)、設(shè)備空間分布態(tài)勢分析,如圖9所示.

圖9 微波生命探測設(shè)備監(jiān)測示意圖

4.2 監(jiān)測環(huán)境融合分析

針對微波成像生命探測應(yīng)用來說,環(huán)境數(shù)據(jù)作為承載各類探測設(shè)備、探測成果重要的基礎(chǔ),監(jiān)測環(huán)境的表現(xiàn)將直接影響到搜救業(yè)務(wù)的開展,具有不可替代的作用.用來描述環(huán)境的數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、航空遙感數(shù)據(jù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)、現(xiàn)場圖片、現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)的數(shù)據(jù).各類數(shù)據(jù)從不同的角度對環(huán)境進(jìn)行了表現(xiàn)與描述,本軟件的構(gòu)建需要將多源環(huán)境描述數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)、融合,進(jìn)而全面、多維度的對監(jiān)測環(huán)境進(jìn)行表達(dá).

監(jiān)測環(huán)境融合分析軟件的具體功能包括復(fù)雜環(huán)境構(gòu)建、多維度環(huán)境描述、環(huán)境與目標(biāo)的立體定位、交互式專業(yè)測量,具體功能示意圖如圖10所示.

4.3 探測信息綜合分析

探測信息是生命體探測的核心數(shù)據(jù),傳統(tǒng)的探測信息以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)形式表達(dá),數(shù)據(jù)直觀性差、易讀性差.新一代的微波成像生命探測信息管理方式將依據(jù)探測信息的時間、空間屬性與全球統(tǒng)一時空框架實現(xiàn)映射,利用全球統(tǒng)一時空框架表達(dá)空間關(guān)系和時間屬性的優(yōu)勢,結(jié)合時間、空間、目標(biāo)/對象模型,實現(xiàn)探測信息的空間化的動態(tài)表達(dá).同時充分考慮業(yè)務(wù)應(yīng)用現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境,實現(xiàn)探測數(shù)據(jù)與環(huán)境信息的集成,為探測信息的空間化表達(dá)提供支持.面向應(yīng)急救援現(xiàn)場具體應(yīng)用,本軟件主要功能包括探測數(shù)據(jù)空間化管理、探測數(shù)值空間化、時空演變分析、成果編輯與管理.

探測信息綜合分析軟件的專題成果主要包括：探測成果空間管理專題成果、探測數(shù)值數(shù)據(jù)空間化專題成果等.探測信息綜合分析將對豐富多源的生命探測信息實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)范的接入、關(guān)聯(lián)、分析、動態(tài)表達(dá)等功能,如圖11所示.

圖10 監(jiān)測環(huán)境融合分析示意圖

圖11 探測信息綜合分析示意圖

5 應(yīng)用驗證

2017 年5月11日,塔什庫爾干塔吉克自治縣發(fā)生5.5級地震,庫孜滾村是該地震中受災(zāi)最嚴(yán)重的村莊,土木房屋或倒塌、或損壞.以該地區(qū)為例,利用應(yīng)急救援?dāng)?shù)據(jù)融合可視化系統(tǒng)將遙感數(shù)據(jù)、地形模型、地表三維模型和探測數(shù)據(jù)融合在一起,構(gòu)建出逼真的三維場景,對災(zāi)區(qū)現(xiàn)場進(jìn)行情景再現(xiàn)和動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)跟蹤,使技術(shù)人員能夠在統(tǒng)一界面上,對多源數(shù)據(jù)開展聯(lián)動態(tài)勢分析,指揮人員能夠全面了解災(zāi)區(qū)現(xiàn)場,為救援決策提供輔助支撐.圖12、圖13、圖14分別顯示了應(yīng)急救援資源數(shù)據(jù)集成、庫孜滾地震災(zāi)區(qū)生命體動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測和生命體探測信息與地理環(huán)境數(shù)據(jù)的融合.

圖12 應(yīng)急救援資源數(shù)據(jù)集成(圖為1990年以來地震分布態(tài)勢)

圖13 地震災(zāi)區(qū)生命體信息監(jiān)測

圖14 探測信息與空間信息、環(huán)境信息融合

6 結(jié)論

本文調(diào)研了應(yīng)急救援現(xiàn)場多源數(shù)據(jù)特點和應(yīng)用需求,深入開展了面向應(yīng)急救援的多源探測數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究,基于WebGL渲染技術(shù),實現(xiàn)了應(yīng)急救援?dāng)?shù)據(jù)融合可視化系統(tǒng).以庫孜滾地震災(zāi)區(qū)現(xiàn)場為例,進(jìn)行了災(zāi)區(qū)現(xiàn)場地理數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、探測數(shù)據(jù)等多類型數(shù)據(jù)的綜合展示,實現(xiàn)了在統(tǒng)一的時空框架下高精度的生命探測信息和多源復(fù)雜環(huán)境數(shù)據(jù)的融合表達(dá),輔助指揮人員開展救援指揮調(diào)度,提高了應(yīng)急救援的工作時效.