無人機在水利工程中的應用研究

張輝 郭志毅

一、無人機遙感技術

無人機遙感技術集無人駕駛、遙感傳感器、遙控、通訊、定位于一體，最大程度地實現了自動化與智能化，可根據系統設定，自動獲取相應數據，并進行分析。由于遙感技術適應程度較強，加之無人機的機動性較高，即使在環境惡劣的地區也可進行測量工作，大大提高了工作效率。然而，目前遙感技術還存在一定問題，由于無人機系統裝載量有限，無法使用高科技測量儀器，傳輸圖片會存在不同程度的模糊現象，導致方案設計與實際情況存在出入。針對此種現象，要求專業人員在飛行開始前，應仔細檢查相機與機身連接是否牢固，保證在飛行過程中相機始終保持在同一位置，提高測量結果穩定性。

二、無人機在水利工程中應用的優勢及缺陷

（一）優勢

無人機最顯著的優點就是造價低，不需要昂貴的維修費用，保養工作也較為簡單。由于無人機不需要駕駛人員，所以可全天候待命，能夠深入到地理環境較差位置工作，避免不必要的人員傷亡，只要控制系統設定在合理范圍之內，遙控人員技術熟練，無人機便可做到全時段作業。

（二）缺陷

無人機利用遙控與感應技術完成測量作業，若在飛行過程中受到外界無線電干擾，就會使遙控系統出現混亂，造成地面與空中失去聯系，從而出現飛行事故。若測量數據過大，則會導致傳輸系統出現延遲，從而影響作業速度。此外，無人機飛行高度會受到氣流限制，若在大風或強氣流的天氣進行飛行作業，很可能導致飛機偏離原定路線。

三、無人機在水利工程中的應用

（一）圖像獲取

在水利工程實際建設過程中，需要用多種設備來保障前期測繪精準度，例如，操作平臺、定位系統、影像分析儀、相機等。無人機在應用過程中，能夠做到集多種設備技術于一身，并且其自身軟件處理系統也較為多樣，包括圖像分析與處理、實時定位等。同時，通訊系統也是支撐無人機正常飛行的重要手段之一，利用飛行通訊系統，可直接將無人機運送到指定位置，操作人員根據建設需要，可針對性取樣拍攝。飛行通訊系統還可進行規劃航線、記錄飛行航程，以及監測飛行姿態等工作，可將數據記錄在任務儲存艙中，并通過傳輸系統實時傳送到地面。此時，地面操作平臺便可根據所得數據，進行航線制定和影像接收。在實際操作過程中，相關人員應根據工程設計需求選擇合適設備，在保證影像清晰度的同時，提高傳輸速度，從而為后期建設工作開展提供相應支持。

（二）地形勘測

水利工程在建設過程中受地形影響，測繪工作十分困難。使用無人機進行測繪，可有效解決由于地形復雜帶來的各種問題。無人機遙控系統不僅能準確測量數據，而且還具有成本低、節約人力資源的特點，能對地理環境展開動態分析，同時觀測地質變化，并將測得數據實時傳輸到地面，從而為測繪工作順利開展提供基礎。當地質條件不利于工程開展時，無人機任務艙會根據設定系統，及時向地面發出預警信息，工程設計師可根據此項數據，及時修改設計方案。

（三）數據分析

在水利工程實際測繪過程中，由于風速以及氣流影響，會導致鏡頭位置改變，從而造成影像不清晰或不可用。為減少此類現象發生，提高影像質量，需要相關人員在飛行過程中，及時調整異常參數，以便正確獲取數據。在處理所得數據的過程中，需要測繪人員準確尋找影響參數畸變的原因，并做出針對性處理，例如為提高影像匹配程度，可先將影像獲取范圍縮小，使用定點匹配方式，匹配完成后，測繪人員便可根據實際情況，向地圖內加入新坐標點，確保匹配精準度。

（四）工程數據測量

在水利工程實際測繪過程中，需要全方面地對地面、地下、橫截面等數據進行測量，準確掌握平面數據，為地勢較低的水利工程建設提供保障。但在山區進行工程建設時，由于其地勢地形多變，無人機著陸與起飛點較少，遙感技術很難在此發揮出真正作用；同時因水文類型復雜，傳統的測量手段也很難為工程提供精準數據。針對此種現象，操作人員可在工程規劃地附近為無人機尋找安全區域，在正式飛行工作開始前，應進行充分的意外準備工作，以及試飛實驗，從而確保飛行環境相對安全。

（五）工程質量監測

水利工程在建設過程中，應嚴格按照設計標準與建造質量標準開展實際建設工作，否則會對項目使用周期造成影響。尤其是水壩的牢固程度，若不遵守質量建設規范，可能會導致水壩攔截效果不理想，從而出現泄漏，嚴重影響水利設備運行，甚至對工程周邊居民生命安全造成威脅。使用無人機遙控技術，可對水利工程進行嚴密監測，相關單位應定期派遣專業人員進行工程質量檢測，探測水利設施承載力，以及周邊環境是否會對設施造成影響，若發現危險因素，應及時進行質量監測，實施維修工作。

四、無人機操作方法

一是根據探測點設計飛行航線。無人機準備工作結束后，操作人員應再次檢查相機牢固程度，并在安全區域內等待適合飛行的時機，從而進行試飛。試飛結束后，操作人員應檢查傳輸圖像清晰度。二是進行圖像控制測量。此種方法適用于緊急拍攝作業，由于其圖像數據小，所以能在限定內存中儲存大量圖像。此外，此種方法在測量工作中，匹配點較多，但相對于普通測量方法來說，其匹配點更為均勻，辨識度較高。三是進行空中三角測量。在實際測繪工作開展過程中，空中三角測量起到重要作用。由于空中風力較大，風向變化較快，在飛行作業中，若旋轉點掌握不好，則會對圖像匹配點造成一定影響。因此，需要操作人員結合實際氣候因素展開分析，減少測量結果誤差。四是進行數據分析。為得到準確的地形信息，應將空中三角測量結果輸入到專業工具中，系統會根據規定地形符號進行計算，從而為設計師提供準確數據。

五、結論

目前，無人機遙感研發技術正在逐漸走向成熟，越來越多的技術手段被應用到無人機中，擴大了無人機適用范圍。在水利工程建設過程中，相關人員應積極使用無人機遙感技術，為水利工程測繪和管理工作提供精準的數據支撐