淺談無人機系統在水利行業中的實際應用

熊志剛　李　鵬

淺談無人機系統在水利行業中的實際應用

熊志剛李鵬

無人機系統利用航空技術、網絡信息技術、通信技術和3S（遙感、地理信息系統、全球定位系統）技術優勢，可以在洪、澇、旱災害以及突發搶險、水污染監測、水行政執法、宣傳報道等方面開展卓有成效的工作。無人機系統具有影像實時傳輸、可進入高危地區探測、直接成本低、機動靈活等優點，作為衛星遙感的有力補充，其推廣應用可極大地提高水利現代化管理水平。

一、無人機主要特點

1.精度高

在民用領域中，無人機屬于低空飛行器，飛行高度為50～1000m，在航空攝影中屬近景測量，測量精度為亞米級。

2.實時性和低成本

無人機飛行受空中管制和天氣的影響較小，其攜帶的飛行和攝影設備價格適中，能夠有效降低運行成本。

3.靈活安全

無人機對起降場地無專用要求，運行準備時間短，操作控制人員經簡單培訓即可上手，在天氣及地質條件惡劣的環境下能直接獲取影像信息。

4.可多角度、高分辨率拍攝影像

無人機可以攜帶高精度數碼成像設備獲取實時地面影像，并通過衛星或地面通信站點傳輸。其靈活性也較高，可進行垂直或傾斜照相，可通過豎直拍攝獲取平面影像；對于建筑物復雜的區域還可進行低空多角度攝影，獲取建筑物多面高分辨率影像，有效地解決了衛星遙感和普通航空攝影獲取城區地面影像時遇到的高層建筑遮擋的問題。無人機的局部攝影優勢與大面積衛星遙感和航空攝影形成了優勢互補。

5.通過衛星中繼通信可實現超大覆蓋范圍

1顆同步衛星理論上可以提供1/3地球表面的通信覆蓋。目前我國在同步衛星通信領域內科技實力較強，中國衛星通信公司和中信衛星公司都能提供優質的同步衛星通信服務。根據任務需要，用戶可以選擇衛星中繼通信的方式實現超大范圍的覆蓋，從而大幅度提高任務彈性及綜合性能。

二、在水利行業的應用

1.在災害處置和防汛抗旱應急指揮方面

水旱災害、水污染事件等涉水重大公共事件，具有涉及面廣、影響大等特點。災害發生時，無人機系統可在第一時間到達現場，迅速展開作業，提高響應速度。小型無人機系統的重量可以控制在幾千克或十幾千克以下，依靠遙控器或手提電腦進行操控，單人就可以完成任務。一架收納狀態的無人機可以嵌入標準行李箱內，運輸方便，在道路被毀或野外惡劣地形的情況下，工作人員完全可以攜帶全部裝備徒步到達現場進行勘測。無人機對環境和氣象條件的要求較低，不受地域和時空的限制，以應急搶險通信作支撐，可滿足指揮調度的需要。防汛抗旱、搶險救災需要可靠的通信傳輸系統提供技術支撐，而無人機系統在防汛指揮調度方面擁有不可比擬的優勢，其采集與監控設施易于架設，非常適合行蓄洪區、重點水庫、閘壩等防護工程的指揮調度。無人機系統還支持決策者查看指定點的監控視頻，極大提高了水利工程管理的信息化水平。

2.實時數據采集

無人機配置的多媒體采集系統可以現場完成音、視頻數據的采集，并通過無線傳輸方式，結合通信衛星與地面接收站，可實現超遠距離實時通信視頻回傳，供防汛搶險指揮決策使用。無人機可以靈活添加攝像機、熱像儀等各種傳感器，根據不同的任務需求，搭配組合成不同的設備搭載方案，配合自動曝光攝影等一系列先進技術，支持自動獲取高清晰數碼照片，經后期處理，生成的數碼影像和地形圖可為災難評估和災后重建提供可靠的數據保障。

3.行蓄洪區通信預警

無人機系統信息采集、傳輸、處理的及時性、準確性，提高了決策的科學性、主動性，是重要的減災防災非工程措施。無人機系統可以采用無線大區制組網為行蓄洪區提供通信預警，為行蓄洪區的啟用提供信息技術服務，可使廣大行蓄洪區群眾及時了解汛情；同時還可將行蓄洪區群眾撤離情況及時上傳到上級有關部門，以便防汛指揮部門正確分析和判斷行蓄洪區內防汛形勢，制定科學的防汛調度方案。

4.水行政執法巡查

采用無人機系統可以提高水行政執法巡查效率，降低直接成本，保障人身安全。傳統水政監督、采砂管理等執法、巡查和搜證過程中，常常需動用專用執法船只和執法人員，出動一次需耗費大量的人力和物力；遭遇到利益集團抗阻執法時，往往需要直接面對種種風險；此外，專用執法或監測船只的動向和航線容易暴露，使違法人員有充足的時間逃離現場和毀滅證據。而無人機具有體積小、隱蔽性強、起飛速度快、空中懸停（多旋翼電動型）等特點，是巡查搜證的理想替代裝備。

5.其他領域

無人機系統可以跟蹤事件的發展態勢，幫助指揮中心實施不間斷的指揮處理。由于無人機使用方便、快捷，到達現場之后能夠迅速開展工作，不間斷地跟蹤事件的發展，有利于指揮中心及時掌握事件態勢。無人機機體小巧，速度容易控制，機動性好，具有大飛機不具備的急轉彎功能，在追蹤事件態勢方面，相比大飛機更有優勢。此外，無人機能超低空飛行，綜合觀測效果更好，搭載的紅外相機可使無人機系統的應用范圍大幅度增加，在水土保持、生態建設、岸線建筑物管理、水資源保護等方面有巨大的應用潛力，適用于水土流失區域、灘涂區、藍藻爆發區域、岸線堤防、岸線建筑物、取水口、河流污染區域等的實地巡查。無人機操作人員可以在安全區域內目視操控無人機飛行，進行相關信息的實時采集、監控和傳輸，為科學評估、決策提供重要信息。

三、結語

無人機系統是一項新型綜合應用技術，它涵蓋了飛行、遙感、遙測、遙控技術與計算機應用技術，具有精度高、成本低、操控靈活、可多角度、高分辨率拍攝影像等優勢。隨著無人機技術和航空遙感技術的不斷成熟，無人機系統以其諸多難以替代的應用優勢，能夠為水利現代化管理工作提供更加強大和完善的技術支撐，必將在水利現代化管理中擁有廣闊而深遠的發展空間和應用前景■

（作者單位：安徽省淮河河道管理局233000）