低空無(wú)人機(jī)遙感在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用研究

王益銘

(江西省水利水電建設(shè)有限公司，江西 南昌 330000)

近年來(lái),我國(guó)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展,低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用,為我國(guó)水利工程測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?；诖?對(duì)低空無(wú)人機(jī)遙感在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用做了如下研究。

1 無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理流程

低空無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)由遙感設(shè)備及其控制系統(tǒng)、飛行平臺(tái)、飛行控制系統(tǒng)、無(wú)線電遙測(cè)遙控系統(tǒng)、遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等幾大部分共同組成。無(wú)人機(jī)遙感就是一種沒(méi)有人員操控的飛行器,其僅僅是一個(gè)飛行平臺(tái),主要通過(guò)無(wú)線遙感設(shè)備設(shè)備進(jìn)行全面控制,并通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)等來(lái)獲得數(shù)據(jù)和圖像信息。

目前我國(guó)很多低空無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)主要使用小型數(shù)字相機(jī)作為機(jī)載遙感設(shè)備,和傳統(tǒng)航片相比,具有像幅小、影像數(shù)量多的問(wèn)題。通過(guò)相機(jī)定標(biāo)參數(shù)、拍攝時(shí)的姿態(tài)數(shù)據(jù)、幾何模型對(duì)相關(guān)圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正,并借助相應(yīng)的軟件進(jìn)行交互處理。同時(shí)通過(guò)影像自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和快速拼接軟件,對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行快速處理和檢查,以滿足實(shí)際需求。

2 低空無(wú)人機(jī)遙感的優(yōu)點(diǎn)

2.1 機(jī)動(dòng)性好,組裝時(shí)間短

低空無(wú)人機(jī)遙感和衛(wèi)星、航天飛機(jī)等傳統(tǒng)測(cè)量飛行器相比,其體積更小、更加靈活。在具體應(yīng)用中,可以通過(guò)機(jī)動(dòng)車來(lái)運(yùn)輸?shù)焦ぷ鼽c(diǎn),而且對(duì)起飛的要求也比較低,也不需要設(shè)置專用跑道,就多旋翼無(wú)人機(jī)而言,在起飛時(shí)只需要1m2左右平地即可。同時(shí)無(wú)人機(jī)起落也比較方便,提高了低空無(wú)人機(jī)應(yīng)用的適應(yīng)性。低空無(wú)人機(jī)各部件的集成性越來(lái)越高,大大縮短了無(wú)人機(jī)組裝的時(shí)間。

2.2 反應(yīng)迅速,效率高

針對(duì)突發(fā)事件,低空無(wú)人機(jī)遙感可以在極短時(shí)間內(nèi),進(jìn)行大范圍監(jiān)測(cè),其監(jiān)測(cè)效率高達(dá)300km2/(d·臺(tái)),在應(yīng)用前可以對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行路線進(jìn)行合理規(guī)劃,同時(shí)在飛行中可以進(jìn)行校對(duì)和修改,確保無(wú)人機(jī)可以按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行應(yīng)用。

2.3 圖像處理速度快,圖像分辨率高

低空無(wú)人機(jī)遙感可實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)傳輸,在較短時(shí)間內(nèi),把高清圖像傳輸?shù)娇刂破脚_(tái)上。無(wú)人機(jī)拍攝的圖像的分辨率高于目前我國(guó)衛(wèi)星遙感拍攝的圖形,可以實(shí)現(xiàn)4K高清攝像,進(jìn)行1∶500以上比例尺的地圖繪制。

3 低空無(wú)人機(jī)遙感在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用

3.1 在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用

在水利工程測(cè)繪中涉及到水利工程的平面高程控制測(cè)量、地面測(cè)量、水下測(cè)量、橫斷面測(cè)量、縱斷面測(cè)量、定線放樣測(cè)量、變形觀測(cè)等內(nèi)容。如果在平原地區(qū)水利工程測(cè)量中,水準(zhǔn)測(cè)量、經(jīng)緯測(cè)量外加全站儀測(cè)量就可以有效滿足水利工程測(cè)繪的實(shí)際需求。而對(duì)于山區(qū)水利工程的測(cè)繪而言,其地形地貌更加復(fù)雜,傳統(tǒng)測(cè)量工具和衛(wèi)星遙感技術(shù)很難發(fā)揮出應(yīng)用的作用和價(jià)值。但低空無(wú)人機(jī)遙感對(duì)起落的要求比較低,操控人員可以在指定的安全區(qū)域進(jìn)行操控,大大節(jié)約了人力資源的無(wú)故浪費(fèi)。同時(shí)低空無(wú)人機(jī)遙感主要在1000m以下飛行,可在云層下拍攝,可以得到更高分辨率的影像,可以為山區(qū)水利工程測(cè)繪提供基礎(chǔ)保障[1]。目前我國(guó)眾多低空無(wú)人機(jī)都可以應(yīng)用在水利工程測(cè)繪測(cè)量中,再通過(guò)自檢校、自穩(wěn)定多軸云臺(tái)航拍系統(tǒng)和相應(yīng)的軟件,把多張拍攝圖拼接成為一個(gè)整體,并自動(dòng)調(diào)整測(cè)繪誤差得到數(shù)字正射影像圖,從而確保水利工程測(cè)繪的準(zhǔn)確性。

3.2 在水利工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

低空無(wú)人機(jī)之所以可以被廣泛應(yīng)用在水利工程測(cè)繪中,主要原因水利工程的地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜,傳統(tǒng)地質(zhì)勘查方法和手段,則很難滿足實(shí)際需求,也難以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)出工程地質(zhì)中可能發(fā)生的滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,而且水利工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,僅僅憑借地面勘察法很難獲得水利工程所在區(qū)域的地質(zhì)、地形等情況[2]。而無(wú)人機(jī)遙感具有操便捷、安全度高、成本低的優(yōu)勢(shì),不但可以有效滿足對(duì)地質(zhì)條件的航拍需求,而且還能在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)水利工程地質(zhì)條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和去哪買監(jiān)測(cè),從而全面掌握地質(zhì)條件的主要發(fā)展趨勢(shì),并快速判斷出水利工程中存在的不良地質(zhì)現(xiàn)象,并協(xié)助水利工程測(cè)繪人員全面掌握地質(zhì)情況,并根據(jù)目前地質(zhì)發(fā)展情況,制定科學(xué)合理的防護(hù)對(duì)策。

3.3 在水利工程日常工作監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

近年來(lái),我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,水利工程越來(lái)越多,優(yōu)質(zhì)水利工程地質(zhì)條件越來(lái)越少,基本建設(shè)要求也已經(jīng)難以達(dá)到最理想的要求。如果壩體、壩基施工的耐久性沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),則會(huì)大幅度降低水利工程的使用壽命,甚至?xí)?dǎo)致水利工程發(fā)生滲漏,嚴(yán)重威脅這水利工程的正常使用。不但會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,而且會(huì)威脅到周圍居民生命和財(cái)產(chǎn)的安全。而低空無(wú)人機(jī)遙感可以技術(shù)可以良好的應(yīng)用在水利工程日常檢測(cè)中,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)水庫(kù)中存在的滲漏情況,從而快速發(fā)現(xiàn)水利工程的運(yùn)行情況,并對(duì)險(xiǎn)病區(qū)域得到高清影像,為制定解決方案提供數(shù)據(jù)支持。

3.4 在土壤濕度調(diào)查中的應(yīng)用

土壤濕度的變化,對(duì)水利工程土壤的熱學(xué)特性和土壤的力學(xué)特性有非常重要的影響。同時(shí)對(duì)水利工程水文特性的研究和掌握也有非常重要的意義。表層土質(zhì)可以對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行反射,不同的土壤性質(zhì),反射太陽(yáng)光的強(qiáng)度和顏色也各不相同。通過(guò)對(duì)土壤灰度值和含水率的研究發(fā)現(xiàn),二者之間具有負(fù)相關(guān)的關(guān)系。通過(guò)低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以拍攝到高分辨率的影像資料,就可以為土壤灰度值的確定提供數(shù)據(jù)支持,從而對(duì)土壤水分的調(diào)查和研究提供有效的依據(jù),從而協(xié)助工作人員完成對(duì)土壤水分的測(cè)量,為現(xiàn)有土壤檢測(cè)技術(shù)提供有力補(bǔ)充。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,本文結(jié)合理論實(shí)踐,研究了低空無(wú)人機(jī)遙感在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用,研究結(jié)果表明,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,為我國(guó)水利工程測(cè)繪工作帶來(lái)了全新的思路,合理應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù),可大幅度提升水利工程測(cè)繪的效率和準(zhǔn)確性。比較符合目前我國(guó)水利工程事業(yè)發(fā)展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求,具有非常廣大的應(yīng)用前景。