一、前言
近幾年來遙控無人機在各個領域的應用發展日新月異,我國「民用航空法」於2020年3 月31 日開始施行「遙控無人機」專章及遙控無人機管理規則,其中第2 條將遙控無人機定義為:「指自遙控設備以信號鏈路進行飛航控制或以自動駕駛操作或其他經民航局公告之無人航空器」。無人機以其優異的機動性能,世界各國均積極應用在各個領域中。
日本在2015 年11 月由當時首相安倍晉三提出:「希望最快在3 年內可以利用無人機(drone)來進行貨物運送。」同年12 月為確保無人機的安全飛行,檢討基本原則並修訂日本航空法規。並且日本官方成立了「無人機環境整備之官民協議會」,由內閣府、警察廳、總務省、總務省消防廳、農林水產省、國土交通省等17 單位及日本亞馬遜公司、物聯網促進聯盟、損害保險協會、產業用無人航空機協會等35 單位共50 多個單位的官民協議會,以定期或不定期會的方式,共同研議無人機的未來發展。希望解決從安全確保、使用推廣、技術開發等各個層面所產生的各種問題。
2017 年5 月由協議會提出「航空產業革命方針」(空の産業革命に向けたロードマップ),該方針每年持續檢視發展,2021 年最新版本對於無人機可以應用的領域,區分為「警戒保安」、「醫療」、「測量」、「災害應變」及「農林水產業」等5 項領域,未來可以擴展的領域可預見會持續增加。
二、無人機的飛行等級
日本在「航空產業革命方針」中,依照無人機的飛行狀況定義有4 種等級:
等級1:視距內操作飛行(人為操作)
等級2:視距內自動飛行(自動駕駛)
等級3:無人地區視距外飛行(應用在郊區)
等級4:有人地區視距外飛行(應用在都市)
對於這4 種等級的活用的具體案例如下(表1、圖1):
無人機飛行等級可應用的具體案例中,要實現越高等級的無人機飛行,除了無人機的機體技術強化之外、操作人員的技術水準也要跟著提高,以及社會整體的接受環境,甚至相關法令的建構及調整,都是需要政府與民間透過討論及努力後,才可以建構一個善用無人機功能的社會環境。如日本在2021年靜岡縣土石流災害及我國在2018 年花蓮震災時的應用。
日本在2016 年4 月熊本地震中,消防隊使用無人機搜索地震後的失蹤民眾,同年12月新潟縣系魚川市發生大規模火災,使用無人機確認滅火後的災損情形;2017 年9 月九州北部發生豪雨災害,消防隊使用無人機確認道路阻塞情形以及確認漂流木的流出範圍。2021 年7 月靜岡縣熱海市土石流災害,運用無人機於災害現場拍攝及搜索調查等諸多的應用案例。
我國在2016 年臺南美濃地震維冠大樓倒塌及2018 年花蓮地震雲門翠堤大樓倒塌,2次大樓倒塌事件,第一時間民間單位利用無人機現場環拍建築物並透過影像建模技術,最快時間套疊出現場3D 影像,讓現場救災指揮官及救援人員,透過3D 影像資訊精準判斷入室救援的最佳動線,以及支援支撐架維持倒塌大樓重心的穩定位置,讓救援人員可以在更安全的環境下入室進行救援任務。
2018
年6 月F16 戰機演習墜落,消防隊使用無人機進行廣範圍山區搜索,從高空快速搜集到救援位置及搜救地點。在災害發生時,使用無人機協助救災任務方面有越來越多的案例與發想。
日本在2018 年實現了等級3 無人地區的視距外飛行,2021 年實現了等級4 在有人地區的視距外飛行,進行技術開發與無人機環境整備工作。在2021 年6 月對消防本部進行問卷調查結果,有52.9%(383 處)消防本部已導入無人機支援消防任務,其中288 處在災害現場已有運用的實績紀錄。
三、無人機在「災害應變」方面之發展規劃
在日本首相官邸公布的2021 年版的「航空產業革命方針」中,無人機可以利用的領域,區分為「警戒保安」、「醫療」、「測量」、「災害應變」及「農林水產業」等5 項領域。每年關於無人機課題,政府的各項措施以進度表方式彙整在「航空產業革命方針」進行討論與公布。對於無人機應用的整體環境建置,在方針中也提及到各年度的主要目標。
而在2021 年公布的新版本中,「航空產業革命方針」在2020 年既有的架構下,持續分析目前環境以及增加「環境整備」、「技術開發」及「實機裝設」三大支柱的細部內涵。
在2021 版的「航空產業革命方針」中,對於「災害應變」的項目,在其整體架構中主要的概念內容區分為「受災狀況的掌握」以及「災害應變工作(救助等)的支援」兩項內容,如下圖3所示。
四、消防防災領域導入無人機的主要用途
無人機導入災害應變工作項目,日本總務省消防廳也感受到未來消防工作對於無人機的需求會持續增加,在2018 年1 月訂定第一版「消防防災領域無人機應用手冊」(消防防災分野におけるドローン活用の手引き),並且在2022 年3 月修訂成為第二版。
在應用手冊中消防防災領域的無人機主要用途歸納為「火災應變」、「救助搜索任務」、「資訊搜集」及「廣域災害應變」等4大領域,應用概念如表4。
五、運用在消防防災 領域時無人機的推薦功能
運用無人機於火災應變、救助搜索任務、資訊搜集、廣域災害應變等情境時,因應各種不同的災害情境,無人機的功能及操作重點也各有不同。要發揮更佳效果的功能,無人機性能相關的推薦功能如表5。
六、日本各消防本部無人機持有狀況調查
日本在2021 年6 月1 日調查全國724處消防本部無人機的持有狀況、無人機性能、使用實績、有效及需要改善的地方,經過調查結果如表6 資料。
調查從2017 年開始,持有無人機的消防本部數,從70 處逐年成長,2021 年已增加到383 處持有無人機具,佔全體的52.9%,過半的消防本部已配置有無人機設備進行投入消防救災任務,過去5 年更大幅成長了5.5 倍。在有應用的383 處中,288 處具有無人機應用的實績紀錄,依照應用的種類累積件數如表7。
2021
年的消防本部無人機課題的問卷調查中,對於無人機應用在消防任務上,前3 項優點為:「透過影像攝影對於火災調查及教育訓練資料的製作都十分有效」(41%)、「可以廣範圍迅速勘查、從高空俯瞰攝影來搜集資訊」(38%)、「可以搜索救災人員無法進入的範圍及現場資訊搜集」(9%)。另一方面,未來需要挑戰的前3 項課題有「操作人員培訓及運用機制上人員不足的課題」(53%)、「無人機機體性能不足的課題,如電池續航時間等」(16%)、「無人機墜落等安全層面考量的課題」(12%)。
各消防本部的調查反映,無人機高機動性,可以突破空間限制快速到達災害現場,而且從高空俯視全貌為現場指揮官提供重要資訊,對於消防救災整體效能的規劃及部隊的有效部署帶來很大的幫助 。無人機現階段受限於機體、電池、相機以及人員培訓需求限制,這些都是未來希望再突破的地方。
七、結語
在消防防災領域裡,無人機可以利用在許多項目中,例如火災時確認狀況、山難時人員搜救、水難、土石流災害等大規模災害時災害損失狀況確認等。可以看出今後擁有無人機的消防單位會持續增加,我們可以期待在災害現場會比起以前更能及早確認災損狀況及更有效率的運用救災部隊。
2010 年4 月25 日國道三號發生山崩事件,瞬間21 萬立方公尺土石崩塌,造成200*60 公尺的大型崩塌現場。當時空勤總隊立即出動直升機進行空中勘查,目的即在於掌握現場山崩的全貌以利災害搶險及人命救援。日後如發生類似大型災害時,可以透過無人機的幫助,即可以用更小的成本及更快的速度對於災害全貌快速掌握,提供給現場指揮官最好的研判情資。
我國直轄市縣(市)消防機關申請內政部消防署特種搜救隊支援空中搜救作業規定第二條中,申請特搜隊支援,其內容有4 類:
(一)各種災害及意外事故等災害搶救之空中救災。
(二)山難搜救、水上救溺及海上救難等人命搜救之空中救難。
(三)救(勘)災人員、裝備、物資之運送等空中運輸。
(四)其他有關空中支援勤務。
除了載運搜救部隊及運載大型救災機具前往災害現場,目前無人機仍無法實現外,許多現場災情勘查、待救人員搜救、山難水難透過熱顯像判別待救者、溺水者救生圈空投、救護物資搬運、甚至於火災現場調查等,許多消防防災應用面逐漸浮現,對消防救災的品質可以有很大的提升。
無人機操作結合了航空學、氣象學、攝影學、電腦資訊、風險管理等多重知識應用,也需要操作人員嫻熟的操作技術,才能夠將無人機的優點應用在消防及防災瞬息萬變的工作中。日本依照實證經驗,將其應用領域歸納為「火災應變」、「救助搜索任務」、「資訊搜集」及「廣域災害應變」等4 大領域,不同的應用領域裡都有不同的設備及技術要求。未來更多的應用面仍在如火如荼的發展中,隨著無人機技術的發展,將可能有更豐富應用層面出現。
我國2019 年版消防白皮書第五章未來施政重點,也開始將「研究無人機之運用」列為未來工作重點之一,無人機結合即時影像提供空間資訊分析、人員定位、人體熱源成像或空投救生浮具等功能,用於山域水域的救援,期使指揮人員有效掌握救災現場狀況影像並適時調度資源,爭取救援時效,即時提供救難人員與後勤人員資訊參考。未來可以預見無人機在消防救災任務上可以應用的層面將會越來越多!
參考資料
1. 20180206 花蓮地震- 雲門翠堤大樓傾斜3D 模型,National Cheng Kung University Museum,https://sketchfab.com/3d-models/20180206-3d-b10138b51e80402e9e22925e0af79f37
。
2. 日本小型無人機相關單位聯絡會議,首相官邸https://www.kantei.go.jp/jp/singi/kogatamujinki/index.html
。
3. 消防白皮書,內政部消防署,2019 年。
4. 消防防災領域無人機應用手冊,日本總務省消防廳,2022 年3 月。
5. 期待災害時大顯身手!「無人機X 防災」的未來,ATCL 有限公司,2019 年11 月8 日記事。
6. 網路白皮書2018:數位經濟新時代開幕,網路白皮書編輯委員會,一般財團法人,日本網路協會,2018年2 月9 日。
7. 無人機災害時應用狀況調查,消防動態,總務省消防廳,2022 年2 月。
8. 遙控無人機學科測驗規範(Remote Pilots License Written Test),交通部民用航空局,2022 年7 月13日版本。