水利桥闸除险加固工程中无人机倾斜摄影技术应用

周琦

湖南省瑞大工程建设有限公司 湖南长沙 410000

无人机倾斜摄影技术是集中数据获取、数据处理和数据应用三个方面为一体的高新综合技术，在水利水电工程中有着广泛的应用，尤其是在桥闸等危险处除险加固中应用及其广泛。在从事水电行业的人员来说，对操作无人机技术方面不够专业，再加上水电工程区比较复杂的地理条件，对水利工程的检修加固是一个工作量及其庞大的检查工作。更重要的是在检修加固的过程中对地形的不熟悉，由人工对庞大的桥闸进行巡视检查，是一个及其重要并且强大的工程，只是用人力对桥闸进行巡视，不仅浪费人力，而且耗费的时间也比较长，效率低下，在桥闸的加固方面使用倾斜摄影无人机技术，将会大大减少人力物力的浪费，还能够大大增加工作效率。现在倾斜摄影技术在水利工程方面的应用主要是在测绘方向上，在桥闸的除险加固上应用较少，现在的无人机技术逐渐的成熟，并且在很多行业中都在应用无人机，现在的无人机也逐渐趋向智能化、小型化。

1 倾斜摄影概述

倾斜摄影技术是近些年来在国际测绘领域快速发展的一种新型高新技术。这种技术的应用，逐步改变了旧的航空摄影使用单一相机仅限于垂直拍摄地面物体的局限性，倾斜摄影技术可以同时从多个方位垂直、侧面和前面后面等多个角度进行采集画面，能够更加准确无误的获取到信息。

倾斜影像技术减少了传统航空影像技术的遮挡盲区严重、缺少立体面技术的两大缺陷，倾斜影像技术的使用，为建筑物的外围建筑尺寸的识别并能够提供大量的光谱、纹理形状和上下层的分析。倾斜摄影技术还联合平差技术、密集匹配、数字表面模型的形成、高密波融合等多种技术进行融合，这些技术的完美融合，大大提升了倾斜摄影技术在各行业中的应用效果，在现代各行业中占有越来越重要的地位[1]。

倾斜摄影技术和无人机的结合使用也是一个重要突破，无人机遥控系统基本是由飞行器系统、监测和信息传递系统、信息获取和处理系统、地面保障系统四个方面组成。同时再结合POS技术、DSM和矢量等数据，将采集的数据和画面进行三维化，后期人们将倾斜摄影机采集的数据和画面进行后期处理，这就得到了采集建筑物的三位模型。随着倾斜摄影技术的不断发展，以倾斜摄影技术为基础衍生了很多其他技术，其衍生技术可以根据照片、视频等多种现有的数据还原出和实际现场环境相同的实景模型，大大提高了一些行业的工作效率。无人机倾斜技术大概有以下几方面的基本特点：

（1）能够完全反应地面的真实原貌。和传统的摄影技术相比较，倾斜摄影技术的使用能够多角度的观察地面或者特定建筑物，并且采集的图像更加的清晰可靠，最大程度的还原了目标建筑物的真实情况。

（2）测量的数据可以和实物等比例缩小，构建实物模型。随着倾斜摄影技术的发展，人们在后期对其加大开发和应用，使用在可以直接对目标物进行外围数据的测量，如高度、长度、宽度、占地面积、坡度、倾斜度等等。

（3）对于目标建筑物的侧面纹理采集。倾斜摄影能够大规模的成图，大批量的粘贴纹理，在对目标物进行采集时效率高，减少大量的劳动力，明显有效的降低了城市三维图的建模成本。

（4）数据量小便于传输发布。倾斜摄影技术成像与庞大的GIS数据相比，有着数据量小，成像快的特点，能够快速成像便于网络上发布，实现资源共享。

（5）效率高。倾斜摄影技术大多都是借助各种各样的风行载体进行工作，飞行载体灵活可靠，携带方便，能够很快的多目标物进行数据采集，将采集的数据远程传输到制定位置，后期人工整理或者全自动化处理，快速可靠的形成三维建模。

2 水利工程险情的分析

2.1 水闸险情

水闸险情大致分为两种：一种是在大型船舶通过桥闸时由于操作失误撞击大桥的桥墩，被撞击的桥墩钢筋会暴露在空气中，长时间暴露在空气中，遭受阳光暴晒，水的浸泡，久而久之钢筋就会被腐蚀掉，大大降低桥墩的强度，还会削弱桥墩的防水性能。另一种是在长时间的运行闸门后，水中会有大量的杂物和一些带腐蚀性的物品进入闸室当中，并卡在水闸之中，大大降低了水闸的密封性，长时间如此会导致水闸密封不严，关闭水闸后还会出现渗水的现象[2]。

2.2 护岸墙体的破坏

大型的水利站开闸防水时水流冲击非常大，并且在水流中还夹杂着许多的泥沙或者其他杂物，在水流急速流动或者水从高处俯冲向下流的时候非常容易对护岸两侧的墙体造成较大的破坏，长时间如此的破坏，极有可能会使两侧的墙体坍塌。尤其是在堤坝这种重要位置，没有了两侧护岸的保护，堤坝的抵抗能力就会大大的削弱，进而产生一些其他的问题，像水分大量的渗漏扩散、稳定性降低等一些问题，严重时还会发生险情。

2.3 土坝问题

我国的水利工程一般都是跨度比较长、规模较大，这种工程中土坝的占有相当大的比例，但是如果土坝长期运行会导致很多的问题，问题大致分为几个方面：其一是土坝的内脱皮问题，由于是土坝，在被水长时间的浸泡之后，非常容易导致土坝与水的接触处建筑物松软，如果不进行及时的加固和防渗透处理，就会出现松动开裂的危险，严重的会出现脱坡；其二就是散浸现象，在土坝的坡度过于陡峭或者土坝的上方过于单薄时，土坝长期在江水的侵蚀情况下，土坝的强度和硬度都会受到一定的削弱，从而会出现散浸的现象。其三是土坝的渗漏。土坝的渗漏与多种原因有关，土坝的长期运行和不及时加固都会导致土坝的渗漏现像的发生，也和施工过程中没有能够严格控制质量有关，导致堤坝密封性变差，导致出现渗漏现象。

3 倾斜摄影技术在水利加固中的应用

3.1 灵活性

倾斜摄影技术和无人机的综合应用，能够将两者的优点最大限度的发挥出来，无人机体积小，灵活度高，再加上倾斜摄影技术的全方位数据采集，通过使用无人机能够在不同的角度，不同的高度拍摄堤坝的画面，并将采集数据传回数据库，在我国跨度较长，规模较大的水利工程中使用无人机是再合适不过的选择，如果人工对堤坝进行巡视检查，会浪费大量的人力物力，而且效率还低下，巡视一圈将会耗费大量的时间，效率太过于低，而且人工巡查极易忽视一些细节问题，不能够及时有效的发现问题。

3.2 真实反映原貌

在土坝的除险加固中，利用倾斜摄影技术，可以最大程度的真实采集堤坝和桥闸的数据，并且将数据传输到工程师手中。倾斜摄影能够真实的反映拍摄物周边的情况，并且还能够从多个角度观察堤坝和桥闸的真实情况，而且扫描效率高，能够快速的扫描成像，快效率的巡查，能够为预防桥闸堤坝险情的发生提供充足的时间。

3.3 多功能性

在堤坝险情的巡查过程中，需要对堤坝和桥闸进行全方位的巡查。倾斜摄影技术和其他技术软件组合一起应用，还能够对堤坝和桥闸的高度、面积、角度、坡度等数据进行测量，还能够结合一些土壤测试仪器和硬度测摄仪，能够对堤坝土壤进行成分分析，还可以测试现在堤坝的硬度，生产数据，并且能够将这些数据和原始数据进行对比，来查找哪些数据有问题，并做出标记，来引起工程师的注意，及时做出应对方案[3]。

3.4 堤坝模型的构建

倾斜摄影技术和其他技术的组合应用，对数据进行准确采集，还可以对堤坝桥闸的表面纹理进行采集，通过数据和表面纹理的相组合，再通过相应软件整理，可以构建出现在堤坝和桥闸的三维模型，工程师可以通过对三维模型的观察，能够及时准确的找出堤坝桥闸现存的问题，及时地做出合理有效地解决方案。

3.5 安全有效

与传统的人工对堤坝和桥闸的巡查相比，倾斜摄影技术更加的方便有效。倾斜摄影技术不需要太多的人力，只需要操作员操作无人机到指定的寻察区域，只要在无线遥控信号的接受范围内，操作人员即可操作无人机进行巡查，巡查时倾斜摄影技术能够进行智能分析，边巡查边与原始数据进行对比，在发现问题后对操作员提出警示，并对指定区域进行仔细的扫描。并且无人机工作效率高，小巧灵活，巡查方便。

4 结语

无人机倾斜摄影技术在水利工程中的应用，能够真实快速的反映出巡查时的情况，还能组合成三维模型，便于观察。而且大大减少对劳动力的使用，降低了人工巡查的危险性。并且无人机巡查工作效率高，能够及时发现现存的隐患，及时的做出合理解决方案。