低空無人機遙感在水利工程測繪中的應用研究

王益銘

(江西省水利水電建設有限公司，江西 南昌 330000)

近年來,我國科學技術快速發展,低空無人機遙感技術的發明和應用,為我國水利工程測繪事業的發展奠定了堅實基礎?；诖?對低空無人機遙感在水利工程測繪中的應用做了如下研究。

1 無人機遙感系統與數據處理流程

低空無人機遙感系統由遙感設備及其控制系統、飛行平臺、飛行控制系統、無線電遙測遙控系統、遙感數據處理系統等幾大部分共同組成。無人機遙感就是一種沒有人員操控的飛行器,其僅僅是一個飛行平臺,主要通過無線遙感設備設備進行全面控制,并通過無線通信技術和衛星導航技術等來獲得數據和圖像信息。

目前我國很多低空無人機遙感系統主要使用小型數字相機作為機載遙感設備,和傳統航片相比,具有像幅小、影像數量多的問題。通過相機定標參數、拍攝時的姿態數據、幾何模型對相關圖像和數據進行輻射校正,并借助相應的軟件進行交互處理。同時通過影像自動識別技術和快速拼接軟件,對相關數據和信息進行快速處理和檢查,以滿足實際需求。

2 低空無人機遙感的優點

2.1 機動性好,組裝時間短

低空無人機遙感和衛星、航天飛機等傳統測量飛行器相比,其體積更小、更加靈活。在具體應用中,可以通過機動車來運輸到工作點,而且對起飛的要求也比較低,也不需要設置專用跑道,就多旋翼無人機而言,在起飛時只需要1m2左右平地即可。同時無人機起落也比較方便,提高了低空無人機應用的適應性。低空無人機各部件的集成性越來越高,大大縮短了無人機組裝的時間。

2.2 反應迅速,效率高

針對突發事件,低空無人機遙感可以在極短時間內,進行大范圍監測,其監測效率高達300km2/(d·臺),在應用前可以對無人機的飛行路線進行合理規劃,同時在飛行中可以進行校對和修改,確保無人機可以按照設計標準進行應用。

2.3 圖像處理速度快,圖像分辨率高

低空無人機遙感可實現圖像的實時傳輸,在較短時間內,把高清圖像傳輸到控制平臺上。無人機拍攝的圖像的分辨率高于目前我國衛星遙感拍攝的圖形,可以實現4K高清攝像,進行1∶500以上比例尺的地圖繪制。

3 低空無人機遙感在水利工程測繪中的應用

3.1 在水利工程測量中的應用

在水利工程測繪中涉及到水利工程的平面高程控制測量、地面測量、水下測量、橫斷面測量、縱斷面測量、定線放樣測量、變形觀測等內容。如果在平原地區水利工程測量中,水準測量、經緯測量外加全站儀測量就可以有效滿足水利工程測繪的實際需求。而對于山區水利工程的測繪而言,其地形地貌更加復雜,傳統測量工具和衛星遙感技術很難發揮出應用的作用和價值。但低空無人機遙感對起落的要求比較低,操控人員可以在指定的安全區域進行操控,大大節約了人力資源的無故浪費。同時低空無人機遙感主要在1000m以下飛行,可在云層下拍攝,可以得到更高分辨率的影像,可以為山區水利工程測繪提供基礎保障[1]。目前我國眾多低空無人機都可以應用在水利工程測繪測量中,再通過自檢校、自穩定多軸云臺航拍系統和相應的軟件,把多張拍攝圖拼接成為一個整體,并自動調整測繪誤差得到數字正射影像圖,從而確保水利工程測繪的準確性。

3.2 在水利工程地質勘查中的應用

低空無人機之所以可以被廣泛應用在水利工程測繪中,主要原因水利工程的地質環境比較復雜,傳統地質勘查方法和手段,則很難滿足實際需求,也難以準確監測出工程地質中可能發生的滑坡、泥石流等地質災害,而且水利工程地質結構非常復雜,僅僅憑借地面勘察法很難獲得水利工程所在區域的地質、地形等情況[2]。而無人機遙感具有操便捷、安全度高、成本低的優勢,不但可以有效滿足對地質條件的航拍需求,而且還能在一定時間內對水利工程地質條件進行動態分析和去哪買監測,從而全面掌握地質條件的主要發展趨勢,并快速判斷出水利工程中存在的不良地質現象,并協助水利工程測繪人員全面掌握地質情況,并根據目前地質發展情況,制定科學合理的防護對策。

3.3 在水利工程日常工作監測中的應用

近年來,我國社會經濟快速發展,水利工程越來越多,優質水利工程地質條件越來越少,基本建設要求也已經難以達到最理想的要求。如果壩體、壩基施工的耐久性沒有達到設計標準,則會大幅度降低水利工程的使用壽命,甚至會導致水利工程發生滲漏,嚴重威脅這水利工程的正常使用。不但會造成巨大的經濟損失,而且會威脅到周圍居民生命和財產的安全。而低空無人機遙感可以技術可以良好的應用在水利工程日常檢測中,從而及時發現水庫中存在的滲漏情況,從而快速發現水利工程的運行情況,并對險病區域得到高清影像,為制定解決方案提供數據支持。

3.4 在土壤濕度調查中的應用

土壤濕度的變化,對水利工程土壤的熱學特性和土壤的力學特性有非常重要的影響。同時對水利工程水文特性的研究和掌握也有非常重要的意義。表層土質可以對太陽光進行反射,不同的土壤性質,反射太陽光的強度和顏色也各不相同。通過對土壤灰度值和含水率的研究發現,二者之間具有負相關的關系。通過低空無人機遙感技術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據支持,從而對土壤水分的調查和研究提供有效的依據,從而協助工作人員完成對土壤水分的測量,為現有土壤檢測技術提供有力補充。

4 結束語

綜上所述,本文結合理論實踐,研究了低空無人機遙感在水利工程測繪中的應用,研究結果表明,無人機遙感技術的應用和發展,為我國水利工程測繪工作帶來了全新的思路,合理應用此項技術,可大幅度提升水利工程測繪的效率和準確性。比較符合目前我國水利工程事業發展相關標準和規范的要求,具有非常廣大的應用前景。