无人机在水利工程测量中的应用有哪些？

　　司南导航www.sinognss.com：无人驾驶飞机简称无人机(Unmanned Aerial Vehicle，缩写UAV)，是利用无线电遥控设备和系统程序控制装置操纵的不载人飞机，具有设计结构相对简单、飞行灵活、运行成本低等特点。水利工程在我国拥有悠久的历史，直接关系到农业及国民经济发展，是民族生存及发展的重要命脉。随着计算机技术及遥感测绘技术的发展，信息化测绘技术逐渐应用到水利工程中，无人机的应用就是其中的典型。无人机机动灵活的起降方式、低空循迹的自主飞行方式，以及快速响应的数据获取能力，可以携带相关设备及时获知遥感航空影像和工程数据，便于及时构建三维模型，为工程提供直观的分析和科学决策手段。

　　无人机及无人遥感系统特征

　　无人机机体通常偏小，由机体、飞机控制系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统五大主体部分构成，飞机控制系统是无人机飞行控制的关键，是飞机的“心脏”;数据链系统主要功能是准确传输遥控的指令，保障数据信息在控制人员与无人机之间进行高效、有序的实时传输;发射回收系统是确保无人机可以顺利飞抵标准高度及安全返回，实现重复使用的系统保障。

　　无人机特点如下：

　　(1)数据信息精度高

　　无人机在民用领域应用时间短且多是低空飞行，高度一般在50～1000m左右，对于地形地貌的图像捕捉属于近景测量，精度属于亚米级别，测量范围在0.1～0.5m之间。

　　(2)机动、实时、高效

　　无人机因其较低的飞行高度，不受传统飞行器航空管制的约束，而且受天气的影响较小，机动性高，可以全天候接受飞行任务。相较于传统的人操控飞行器，无人机成本较低，携带的摄影器材成本也不高，可以进行低空全景的数据采集，有效降低成本的同时提高了数据信息的采集效率。

　　(3)安全、灵活

　　无人机对于起降场地没有特殊要求，适应性极强，运行操控准备时间也较短，控制人员通常在经过短暂培训后即可以进行无人机操作。同时，无人机不需要人员进行实机机体内的操作，在天气条件恶劣的时候也可以进行测量作业，而且可以避免相应的人员伤害情况，安全性高。

　　(4)全方位测量

　　无人机对于数据信息的采集可以实现高精度的要求。无人机通常携带高精度的成像设备对地面影像进行采集，也可以进行垂直或者斜影拍摄，通过垂直的拍摄行程地形的平面数据，对地形、建筑物进行低空多角度的拍摄获取高分辨率的纹理影像，实现了对地貌进行全方位的数据采集。

　　无人机技术在水利水电工程测量中的应用

　　水利水电工程需要在地形条件较为复杂的区域施工，对地形测量数据的精准性是工程设计优化的基础，更是工程有序、安全进展的重要保障。在工程测量中，人为测量方式受地形地貌的限制较大，卫星遥感在小面积的数据精确性方面又有不足，与传统的航空测绘作业活动相比，无人机具有机动灵活、反应迅速等诸多优点，是DEM数据获取的一项重要手段，能够填补通用航空在小面积、大比例尺摄影测量方面的空白，实用性较强。

　　(1)水资源调查、水资源用地信息管理、水资源巡查成图

　　传统水资源调查、用地信息管理和水利巡查成图中，多用人工的方式进行调查，勘查人员携带相机从高处向河流拍照、乘船的方式对水资源面积调查。此种方法无法快速精确的执行勘测测量。在进行这些工作的过程中，可以充分结合无人机的特点，利用无人机对所需监测对象进行航拍，巡视，通过大范围飞行快速巡查，第一时间掌握水利资源调查信息。通过航拍测绘掌握地面水资源用地信息以及水资源调查成果，地面工作站根据实时航拍监控数据可以清晰分析水资源的实时动态，后期制作电子版或相片成果图，生成水资源巡查成图。提高了水资源调查小组户外调查办事效率，快速准确的为水资源面积、水资源地理信息和后期制作水资源巡查成图提供了不可代替的作用。

　　(2)洪涝灾害、干旱缺水、水域覆盖面积调查、水域警戒线分析

　　2004年7月，无人机遥感监测技术应用于暴雨引起的广西桂平市蒙圩镇洪涝灾害调查，第一时间获取了洪涝区、退水区、非洪涝区等信息的遥感图，为抗险救灾提供了重大帮助，这也是我国首次利用自控无人驾驶飞机对洪涝灾害的遥感监测的纪录。无人机的高机动性、低成本、数据影像收集快速、高效性，是空间数据收集的重要方式。水利水电工程在提供电力资源的同时，也是调节水流、防汛抗旱的基础工程保障，在日常的防汛检查中，无人机可以有效克服交通不畅、地形条件恶劣的影响，全时、全方位的进行滞洪区的水域环境监测，立体化的查看水库、敌方等险工险段，为管理控制人员提供第一手的信息资料，有助于形成更科学、合理的管理系统。同时，无人机机体小，便于携带，对其降落场地也没有特殊要求，一旦发生洪险，人可以在安全区域进行操作，无人机进入出险区域，有效的降低了人身伤害的风险。

　　(3)水库蓄水水位监测、河流水文监测、水资源工程动态监测

　　在传统的水库蓄水水位监测、河流水文监测、水资源工程动态监测中，勘查人员携带相机在大坝围栏上对水库浮标进行拍照取证来获得水位信息、人工乘船的方式对上下游河流水文情况进行监测。在监测过程中，若遇到大面积河流污染无法精确的执行水质监测，同时会因为作业面积广阔，人工监测调查缓慢。此时，利用无人机则可以快速对所需监测对象进行实时监控，特别水库边缘区环境比较恶劣的地段，无人机可操控自如的完成监测任务。通过对上、下游河流快速巡查，第一时间掌握水文情况，特别是大面积的河流污染。

　　(4)重要水资源设备、设施安全监测，水库、坝区周边环境监测

　　在传统的水资源设备、设施安全监测，以及水库坝区周边的环境监测中，也多是采用人工乘船、徒步的方式进行监测，存在调查缓慢、无法快速精确完成监测任务的问题。利用无人机快速对重要的水资源设备进行监测，定点实时监控、巡视，特别水库边缘区环境比较恶劣的地段，可以方便的完成监测任务;当遇到水资源设施出现故障停止作业的情况，利用无人机能快速做出应急反应，对水资源设备进行实时监控，通过地面站发现可视故障问题。通过无人机空中悬停实时监控掌握大坝进水区和出水区实时动态信息，地面工作站根据实时航拍监控数据可以清晰分析大坝在工作中的实时动态，能够快速准确的为水利设施设备进行实时监控，解决了人工作业缓慢和不能及的缺陷。

　　结语

　　无人机以其高机动性、实效性、全时性，为工程测量提供了重要的技术支撑，不仅有助于提供第一手的全面信息资源，也有助于降低成本提高工程的经济性。随着信息技术的发展，无人机的性能必将得到更人性化的升级。

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