低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用研究

王益铭

(江西省水利水电建设有限公司，江西 南昌 330000)

近年来,我国科学技术快速发展,低空无人机遥感技术的发明和应用,为我国水利工程测绘事业的发展奠定了坚实基础。基于此,对低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用做了如下研究。

1 无人机遥感系统与数据处理流程

低空无人机遥感系统由遥感设备及其控制系统、飞行平台、飞行控制系统、无线电遥测遥控系统、遥感数据处理系统等几大部分共同组成。无人机遥感就是一种没有人员操控的飞行器,其仅仅是一个飞行平台,主要通过无线遥感设备设备进行全面控制,并通过无线通信技术和卫星导航技术等来获得数据和图像信息。

目前我国很多低空无人机遥感系统主要使用小型数字相机作为机载遥感设备,和传统航片相比,具有像幅小、影像数量多的问题。通过相机定标参数、拍摄时的姿态数据、几何模型对相关图像和数据进行辐射校正,并借助相应的软件进行交互处理。同时通过影像自动识别技术和快速拼接软件,对相关数据和信息进行快速处理和检查,以满足实际需求。

2 低空无人机遥感的优点

2.1 机动性好,组装时间短

低空无人机遥感和卫星、航天飞机等传统测量飞行器相比,其体积更小、更加灵活。在具体应用中,可以通过机动车来运输到工作点,而且对起飞的要求也比较低,也不需要设置专用跑道,就多旋翼无人机而言,在起飞时只需要1m2左右平地即可。同时无人机起落也比较方便,提高了低空无人机应用的适应性。低空无人机各部件的集成性越来越高,大大缩短了无人机组装的时间。

2.2 反应迅速,效率高

针对突发事件,低空无人机遥感可以在极短时间内,进行大范围监测,其监测效率高达300km2/(d·台),在应用前可以对无人机的飞行路线进行合理规划,同时在飞行中可以进行校对和修改,确保无人机可以按照设计标准进行应用。

2.3 图像处理速度快,图像分辨率高

低空无人机遥感可实现图像的实时传输,在较短时间内,把高清图像传输到控制平台上。无人机拍摄的图像的分辨率高于目前我国卫星遥感拍摄的图形,可以实现4K高清摄像,进行1∶500以上比例尺的地图绘制。

3 低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用

3.1 在水利工程测量中的应用

在水利工程测绘中涉及到水利工程的平面高程控制测量、地面测量、水下测量、横断面测量、纵断面测量、定线放样测量、变形观测等内容。如果在平原地区水利工程测量中,水准测量、经纬测量外加全站仪测量就可以有效满足水利工程测绘的实际需求。而对于山区水利工程的测绘而言,其地形地貌更加复杂,传统测量工具和卫星遥感技术很难发挥出应用的作用和价值。但低空无人机遥感对起落的要求比较低,操控人员可以在指定的安全区域进行操控,大大节约了人力资源的无故浪费。同时低空无人机遥感主要在1000m以下飞行,可在云层下拍摄,可以得到更高分辨率的影像,可以为山区水利工程测绘提供基础保障[1]。目前我国众多低空无人机都可以应用在水利工程测绘测量中,再通过自检校、自稳定多轴云台航拍系统和相应的软件,把多张拍摄图拼接成为一个整体,并自动调整测绘误差得到数字正射影像图,从而确保水利工程测绘的准确性。

3.2 在水利工程地质勘查中的应用

低空无人机之所以可以被广泛应用在水利工程测绘中,主要原因水利工程的地质环境比较复杂,传统地质勘查方法和手段,则很难满足实际需求,也难以准确监测出工程地质中可能发生的滑坡、泥石流等地质灾害,而且水利工程地质结构非常复杂,仅仅凭借地面勘察法很难获得水利工程所在区域的地质、地形等情况[2]。而无人机遥感具有操便捷、安全度高、成本低的优势,不但可以有效满足对地质条件的航拍需求,而且还能在一定时间内对水利工程地质条件进行动态分析和去哪买监测,从而全面掌握地质条件的主要发展趋势,并快速判断出水利工程中存在的不良地质现象,并协助水利工程测绘人员全面掌握地质情况,并根据目前地质发展情况,制定科学合理的防护对策。

3.3 在水利工程日常工作监测中的应用

近年来,我国社会经济快速发展,水利工程越来越多,优质水利工程地质条件越来越少,基本建设要求也已经难以达到最理想的要求。如果坝体、坝基施工的耐久性没有达到设计标准,则会大幅度降低水利工程的使用寿命,甚至会导致水利工程发生渗漏,严重威胁这水利工程的正常使用。不但会造成巨大的经济损失,而且会威胁到周围居民生命和财产的安全。而低空无人机遥感可以技术可以良好的应用在水利工程日常检测中,从而及时发现水库中存在的渗漏情况,从而快速发现水利工程的运行情况,并对险病区域得到高清影像,为制定解决方案提供数据支持。

3.4 在土壤湿度调查中的应用

土壤湿度的变化,对水利工程土壤的热学特性和土壤的力学特性有非常重要的影响。同时对水利工程水文特性的研究和掌握也有非常重要的意义。表层土质可以对太阳光进行反射,不同的土壤性质,反射太阳光的强度和颜色也各不相同。通过对土壤灰度值和含水率的研究发现,二者之间具有负相关的关系。通过低空无人机遥感技术可以拍摄到高分辨率的影像资料,就可以为土壤灰度值的确定提供数据支持,从而对土壤水分的调查和研究提供有效的依据,从而协助工作人员完成对土壤水分的测量,为现有土壤检测技术提供有力补充。

4 结束语

综上所述,本文结合理论实践,研究了低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用,研究结果表明,无人机遥感技术的应用和发展,为我国水利工程测绘工作带来了全新的思路,合理应用此项技术,可大幅度提升水利工程测绘的效率和准确性。比较符合目前我国水利工程事业发展相关标准和规范的要求,具有非常广大的应用前景。