摘 要：無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活的起降方式、低空循跡的自主飛行方式，具有快速響應(yīng)的數(shù)據(jù)獲取能力，應(yīng)用到水利工程中具有重要作用。利用無(wú)人機(jī)攜帶相關(guān)設(shè)備及時(shí)獲知遙感航空影像和工程數(shù)據(jù)，便于及時(shí)構(gòu)建三維模型，為工程提供直觀的分析和科學(xué)決策手段。本文簡(jiǎn)單探討無(wú)人機(jī)在水利工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；水利工程；無(wú)人機(jī)技術(shù)；水利測(cè)量

1 引 言

我國(guó)是洪澇災(zāi)害和干旱災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的飛速進(jìn)步，水利信息化水平不斷提高。采用先進(jìn)空間技術(shù)，結(jié)合通信技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的信息化測(cè)繪技術(shù)逐漸被應(yīng)用到水利工程中，為水利工程提供了直觀的分析和科學(xué)決策的依據(jù)。無(wú)人機(jī)的應(yīng)用就是信息化測(cè)繪技術(shù)在水利工程中應(yīng)用的典型。

2 無(wú)人機(jī)在水利工程中的應(yīng)用

水利工程在我國(guó)擁有悠久的歷史，由于水利直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水利工程是民族生存及發(fā)展的重要命脈，從大禹治水開(kāi)始，人們就不斷的研究水資源的管理及利用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及遙感測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，信息化測(cè)繪技術(shù)逐漸應(yīng)用到水利工程中。

2.1 無(wú)人機(jī)在水利工程中應(yīng)用范圍

在水利行業(yè)中，工程建設(shè)及工程管理過(guò)程中涉及工程建設(shè)環(huán)境評(píng)價(jià)、大型水利工程的安全監(jiān)測(cè)等，都可以應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行低空遙感，完成快速測(cè)繪及信息監(jiān)測(cè)，具有數(shù)據(jù)分辨率高、實(shí)施快速等優(yōu)點(diǎn)。利用無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，圖像分辨率高等特點(diǎn)，結(jié)合空間信息技術(shù)手段，將高分辨率影像和高精度GPS系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，為工程生態(tài)環(huán)境提高直觀的分析和科學(xué)決策的依據(jù)，為大型提防工程、水庫(kù)及其他水利工程提高有效的安全監(jiān)測(cè)。

2.2 無(wú)人機(jī)在水利工程中的應(yīng)用

（1）無(wú)人機(jī)在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用。

由于現(xiàn)有的普通航空攝影缺乏激動(dòng)靈活性，而且難以獲取云下圖像；衛(wèi)星遙感受制于時(shí)效性不強(qiáng)的影響，分辨率較低，對(duì)于水利工程等需要重復(fù)測(cè)繪或監(jiān)測(cè)的工作，無(wú)法滿(mǎn)足要求。以無(wú)人機(jī)作為遙感飛行平臺(tái)，在機(jī)體上荷載數(shù)據(jù)遙感設(shè)備，利用遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)作為技術(shù)支撐，融入“3S”技術(shù)，可以實(shí)時(shí)對(duì)地或?qū)δ繕?biāo)水域進(jìn)行觀測(cè)及數(shù)據(jù)的快速處理。采用無(wú)人機(jī)技術(shù)的測(cè)繪遙感系統(tǒng)，具有快速獲取高分辨率圖像及快速處理的能力，在前期檢校及測(cè)試后，都可以根據(jù)項(xiàng)目需要獲取較大比例尺的航空影像資料，完成數(shù)字線規(guī)劃圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖的繪制，為工程建設(shè)提供重要的信息。此外，利用無(wú)人機(jī)遙感圖像技術(shù)，根據(jù)水利工程區(qū)域內(nèi)不同時(shí)間段的監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行假彩色合成，能夠分析該時(shí)間段內(nèi)水域的淹沒(méi)范圍，能夠分析水流移動(dòng)方向和移動(dòng)速度，為決策者作提供有效信息；利用紅外波段的水體輻射率同其他地物輻射率相比，存在較大差異的特點(diǎn)，針對(duì)目前水域，選擇合適的紅外波段，確定水體的閾值。將紅外波段輻射過(guò)后閾值在該范圍內(nèi)的定位水體，高出閾值的定義為非水體，根據(jù)該原理，可以計(jì)算水利工程區(qū)域內(nèi)水位值及水位覆蓋面積，便于為工程提供科學(xué)參考依據(jù)。

（2）無(wú)人機(jī)技術(shù)在水利工程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及水域環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

我國(guó)水資源豐富，水域河流眾多，眾多水利工程對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)具有重大影響。利用無(wú)人機(jī)技術(shù)，對(duì)水域?qū)嵤﹦?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，能夠查明范圍內(nèi)水域的變化情況，通過(guò)掌握的水域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)建立水域調(diào)查、水域統(tǒng)計(jì)及其他管理制度，逐步實(shí)現(xiàn)水域管理的信息化，滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水域管理的需要。利用水域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，建立水域變化及非法水域占用資料，為水利管理提供依據(jù)。

（3）無(wú)人機(jī)在水利工程水土保持作用中的應(yīng)用。

由于自然地理環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的特殊性，我國(guó)水土流失較為嚴(yán)重，以成為目前最主要的環(huán)境問(wèn)題。水土保持是水利工程重要作用之一，由于水利工程規(guī)模較大，對(duì)水域內(nèi)水土保持及水土流失情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，單純依靠人工處理，無(wú)法確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?？梢岳脽o(wú)人機(jī)技術(shù)調(diào)查土壤侵蝕定量來(lái)完成水土保持的研究。由于土壤侵蝕原因及過(guò)程較為復(fù)雜，受到多種自然環(huán)境及人為因素影響，根據(jù)不同土壤侵蝕類(lèi)型和影響因子的不同，參考土壤侵蝕房產(chǎn)因子指標(biāo)，結(jié)合遙感技術(shù)及常規(guī)方法，在GIS中存取、表達(dá)和計(jì)算，完成土壤侵蝕定量的計(jì)算。利用無(wú)人機(jī)獲取的遙感圖像，對(duì)水土流失情況、現(xiàn)狀及發(fā)生特點(diǎn)和趨勢(shì)，進(jìn)行科學(xué)分析并及時(shí)制定針對(duì)性改善策略，加快水土流失治理，確保水利工程的實(shí)際效用。

2.3 無(wú)人機(jī)在水利工程中的航攝成圖

（1）外業(yè)像控點(diǎn)布設(shè)方案及測(cè)量。像片控制點(diǎn)測(cè)量采用區(qū)域網(wǎng)布設(shè)方案，在照片拍攝之前進(jìn)行實(shí)地布標(biāo)和航拍后明顯地物點(diǎn)相片刺點(diǎn)的方法。像控點(diǎn)分為平面控制點(diǎn)、高程控制點(diǎn)和平高點(diǎn)。根據(jù)各項(xiàng)目具體特點(diǎn)，水利工程內(nèi)所有像控點(diǎn)皆為平高點(diǎn)，像控點(diǎn)一般布設(shè)在沿河道的兩旁公路邊或地面較平坦處，由于涉及到淹沒(méi)的問(wèn)題，所以在較平坦的耕地集中處布置較多像控點(diǎn)；田間工程等區(qū)域平均布點(diǎn)。

（2）航空攝影。航線網(wǎng)布點(diǎn)將航向分段設(shè)置為多個(gè)平高點(diǎn)，確保航線首尾末端上下的控制點(diǎn)布設(shè)在通過(guò)主點(diǎn)并且垂直于方向線的直線上，確保上下點(diǎn)在同一立體相對(duì)內(nèi)。根據(jù)攝影區(qū)域進(jìn)行航線設(shè)計(jì)，確保測(cè)量區(qū)域之間存在重疊度，一般設(shè)置航向重疊為60～70%，旁向的重疊為30～40%。選擇無(wú)揚(yáng)塵、云霧少、大氣透明度好、地表植被或其他覆蓋物對(duì)成圖影響較小的季節(jié)進(jìn)行攝影，根據(jù)地形條件，選擇合理的攝影時(shí)間。

（3）立體測(cè)圖。在全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站上進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集，像對(duì)定向元素直接由加密成果導(dǎo)入測(cè)圖工作站，利用已有的加密資料，恢復(fù)測(cè)區(qū)，每個(gè)模型在自動(dòng)相對(duì)定向下重新相對(duì)定向，然后生成核線。數(shù)據(jù)采集以成圖的模型為單位進(jìn)行，每一幅圖存放一個(gè)文件，文件名與圖幅編號(hào)一致，擴(kuò)展名為xyz，然后經(jīng)轉(zhuǎn)換程序直接轉(zhuǎn)成cass數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到水利工程中，遙感技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的整合。通過(guò)無(wú)人機(jī)能夠?qū)λこ虒?shí)施測(cè)繪、對(duì)水域?qū)嵤﹦?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及環(huán)境監(jiān)測(cè)、有利于確保水利工程的重要作用，對(duì)水利工程具有重要意義。

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