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        水利橋閘除險(xiǎn)加固工程中無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用

        2020-11-27 16:06:52周琦
        商品與質(zhì)量 2020年13期

        周琦

        湖南省瑞大工程建設(shè)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410000

        無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是集中數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應(yīng)用三個(gè)方面為一體的高新綜合技術(shù),在水利水電工程中有著廣泛的應(yīng)用,尤其是在橋閘等危險(xiǎn)處除險(xiǎn)加固中應(yīng)用及其廣泛。在從事水電行業(yè)的人員來(lái)說(shuō),對(duì)操作無(wú)人機(jī)技術(shù)方面不夠?qū)I(yè),再加上水電工程區(qū)比較復(fù)雜的地理?xiàng)l件,對(duì)水利工程的檢修加固是一個(gè)工作量及其龐大的檢查工作。更重要的是在檢修加固的過(guò)程中對(duì)地形的不熟悉,由人工對(duì)龐大的橋閘進(jìn)行巡視檢查,是一個(gè)及其重要并且強(qiáng)大的工程,只是用人力對(duì)橋閘進(jìn)行巡視,不僅浪費(fèi)人力,而且耗費(fèi)的時(shí)間也比較長(zhǎng),效率低下,在橋閘的加固方面使用傾斜攝影無(wú)人機(jī)技術(shù),將會(huì)大大減少人力物力的浪費(fèi),還能夠大大增加工作效率?,F(xiàn)在傾斜攝影技術(shù)在水利工程方面的應(yīng)用主要是在測(cè)繪方向上,在橋閘的除險(xiǎn)加固上應(yīng)用較少,現(xiàn)在的無(wú)人機(jī)技術(shù)逐漸的成熟,并且在很多行業(yè)中都在應(yīng)用無(wú)人機(jī),現(xiàn)在的無(wú)人機(jī)也逐漸趨向智能化、小型化。

        1 傾斜攝影概述

        傾斜攝影技術(shù)是近些年來(lái)在國(guó)際測(cè)繪領(lǐng)域快速發(fā)展的一種新型高新技術(shù)。這種技術(shù)的應(yīng)用,逐步改變了舊的航空攝影使用單一相機(jī)僅限于垂直拍攝地面物體的局限性,傾斜攝影技術(shù)可以同時(shí)從多個(gè)方位垂直、側(cè)面和前面后面等多個(gè)角度進(jìn)行采集畫(huà)面,能夠更加準(zhǔn)確無(wú)誤的獲取到信息。

        傾斜影像技術(shù)減少了傳統(tǒng)航空影像技術(shù)的遮擋盲區(qū)嚴(yán)重、缺少立體面技術(shù)的兩大缺陷,傾斜影像技術(shù)的使用,為建筑物的外圍建筑尺寸的識(shí)別并能夠提供大量的光譜、紋理形狀和上下層的分析。傾斜攝影技術(shù)還聯(lián)合平差技術(shù)、密集匹配、數(shù)字表面模型的形成、高密波融合等多種技術(shù)進(jìn)行融合,這些技術(shù)的完美融合,大大提升了傾斜攝影技術(shù)在各行業(yè)中的應(yīng)用效果,在現(xiàn)代各行業(yè)中占有越來(lái)越重要的地位[1]。

        傾斜攝影技術(shù)和無(wú)人機(jī)的結(jié)合使用也是一個(gè)重要突破,無(wú)人機(jī)遙控系統(tǒng)基本是由飛行器系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)和信息傳遞系統(tǒng)、信息獲取和處理系統(tǒng)、地面保障系統(tǒng)四個(gè)方面組成。同時(shí)再結(jié)合POS技術(shù)、DSM和矢量等數(shù)據(jù),將采集的數(shù)據(jù)和畫(huà)面進(jìn)行三維化,后期人們將傾斜攝影機(jī)采集的數(shù)據(jù)和畫(huà)面進(jìn)行后期處理,這就得到了采集建筑物的三位模型。隨著傾斜攝影技術(shù)的不斷發(fā)展,以傾斜攝影技術(shù)為基礎(chǔ)衍生了很多其他技術(shù),其衍生技術(shù)可以根據(jù)照片、視頻等多種現(xiàn)有的數(shù)據(jù)還原出和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相同的實(shí)景模型,大大提高了一些行業(yè)的工作效率。無(wú)人機(jī)傾斜技術(shù)大概有以下幾方面的基本特點(diǎn):

        (1)能夠完全反應(yīng)地面的真實(shí)原貌。和傳統(tǒng)的攝影技術(shù)相比較,傾斜攝影技術(shù)的使用能夠多角度的觀察地面或者特定建筑物,并且采集的圖像更加的清晰可靠,最大程度的還原了目標(biāo)建筑物的真實(shí)情況。

        (2)測(cè)量的數(shù)據(jù)可以和實(shí)物等比例縮小,構(gòu)建實(shí)物模型。隨著傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展,人們?cè)诤笃趯?duì)其加大開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,使用在可以直接對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行外圍數(shù)據(jù)的測(cè)量,如高度、長(zhǎng)度、寬度、占地面積、坡度、傾斜度等等。

        (3)對(duì)于目標(biāo)建筑物的側(cè)面紋理采集。傾斜攝影能夠大規(guī)模的成圖,大批量的粘貼紋理,在對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行采集時(shí)效率高,減少大量的勞動(dòng)力,明顯有效的降低了城市三維圖的建模成本。

        (4)數(shù)據(jù)量小便于傳輸發(fā)布。傾斜攝影技術(shù)成像與龐大的GIS數(shù)據(jù)相比,有著數(shù)據(jù)量小,成像快的特點(diǎn),能夠快速成像便于網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布,實(shí)現(xiàn)資源共享。

        (5)效率高。傾斜攝影技術(shù)大多都是借助各種各樣的風(fēng)行載體進(jìn)行工作,飛行載體靈活可靠,攜帶方便,能夠很快的多目標(biāo)物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,將采集的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)街贫ㄎ恢?,后期人工整理或者全自?dòng)化處理,快速可靠的形成三維建模。

        2 水利工程險(xiǎn)情的分析

        2.1 水閘險(xiǎn)情

        水閘險(xiǎn)情大致分為兩種:一種是在大型船舶通過(guò)橋閘時(shí)由于操作失誤撞擊大橋的橋墩,被撞擊的橋墩鋼筋會(huì)暴露在空氣中,長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中,遭受陽(yáng)光暴曬,水的浸泡,久而久之鋼筋就會(huì)被腐蝕掉,大大降低橋墩的強(qiáng)度,還會(huì)削弱橋墩的防水性能。另一種是在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行閘門(mén)后,水中會(huì)有大量的雜物和一些帶腐蝕性的物品進(jìn)入閘室當(dāng)中,并卡在水閘之中,大大降低了水閘的密封性,長(zhǎng)時(shí)間如此會(huì)導(dǎo)致水閘密封不嚴(yán),關(guān)閉水閘后還會(huì)出現(xiàn)滲水的現(xiàn)象[2]。

        2.2 護(hù)岸墻體的破壞

        大型的水利站開(kāi)閘防水時(shí)水流沖擊非常大,并且在水流中還夾雜著許多的泥沙或者其他雜物,在水流急速流動(dòng)或者水從高處俯沖向下流的時(shí)候非常容易對(duì)護(hù)岸兩側(cè)的墻體造成較大的破壞,長(zhǎng)時(shí)間如此的破壞,極有可能會(huì)使兩側(cè)的墻體坍塌。尤其是在堤壩這種重要位置,沒(méi)有了兩側(cè)護(hù)岸的保護(hù),堤壩的抵抗能力就會(huì)大大的削弱,進(jìn)而產(chǎn)生一些其他的問(wèn)題,像水分大量的滲漏擴(kuò)散、穩(wěn)定性降低等一些問(wèn)題,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生險(xiǎn)情。

        2.3 土壩問(wèn)題

        我國(guó)的水利工程一般都是跨度比較長(zhǎng)、規(guī)模較大,這種工程中土壩的占有相當(dāng)大的比例,但是如果土壩長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致很多的問(wèn)題,問(wèn)題大致分為幾個(gè)方面:其一是土壩的內(nèi)脫皮問(wèn)題,由于是土壩,在被水長(zhǎng)時(shí)間的浸泡之后,非常容易導(dǎo)致土壩與水的接觸處建筑物松軟,如果不進(jìn)行及時(shí)的加固和防滲透處理,就會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)開(kāi)裂的危險(xiǎn),嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)脫坡;其二就是散浸現(xiàn)象,在土壩的坡度過(guò)于陡峭或者土壩的上方過(guò)于單薄時(shí),土壩長(zhǎng)期在江水的侵蝕情況下,土壩的強(qiáng)度和硬度都會(huì)受到一定的削弱,從而會(huì)出現(xiàn)散浸的現(xiàn)象。其三是土壩的滲漏。土壩的滲漏與多種原因有關(guān),土壩的長(zhǎng)期運(yùn)行和不及時(shí)加固都會(huì)導(dǎo)致土壩的滲漏現(xiàn)像的發(fā)生,也和施工過(guò)程中沒(méi)有能夠嚴(yán)格控制質(zhì)量有關(guān),導(dǎo)致堤壩密封性變差,導(dǎo)致出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

        3 傾斜攝影技術(shù)在水利加固中的應(yīng)用

        3.1 靈活性

        傾斜攝影技術(shù)和無(wú)人機(jī)的綜合應(yīng)用,能夠?qū)烧叩膬?yōu)點(diǎn)最大限度的發(fā)揮出來(lái),無(wú)人機(jī)體積小,靈活度高,再加上傾斜攝影技術(shù)的全方位數(shù)據(jù)采集,通過(guò)使用無(wú)人機(jī)能夠在不同的角度,不同的高度拍攝堤壩的畫(huà)面,并將采集數(shù)據(jù)傳回?cái)?shù)據(jù)庫(kù),在我國(guó)跨度較長(zhǎng),規(guī)模較大的水利工程中使用無(wú)人機(jī)是再合適不過(guò)的選擇,如果人工對(duì)堤壩進(jìn)行巡視檢查,會(huì)浪費(fèi)大量的人力物力,而且效率還低下,巡視一圈將會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間,效率太過(guò)于低,而且人工巡查極易忽視一些細(xì)節(jié)問(wèn)題,不能夠及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

        3.2 真實(shí)反映原貌

        在土壩的除險(xiǎn)加固中,利用傾斜攝影技術(shù),可以最大程度的真實(shí)采集堤壩和橋閘的數(shù)據(jù),并且將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦こ處熓种小A斜攝影能夠真實(shí)的反映拍攝物周邊的情況,并且還能夠從多個(gè)角度觀察堤壩和橋閘的真實(shí)情況,而且掃描效率高,能夠快速的掃描成像,快效率的巡查,能夠?yàn)轭A(yù)防橋閘堤壩險(xiǎn)情的發(fā)生提供充足的時(shí)間。

        3.3 多功能性

        在堤壩險(xiǎn)情的巡查過(guò)程中,需要對(duì)堤壩和橋閘進(jìn)行全方位的巡查。傾斜攝影技術(shù)和其他技術(shù)軟件組合一起應(yīng)用,還能夠?qū)Φ虊魏蜆蜷l的高度、面積、角度、坡度等數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量,還能夠結(jié)合一些土壤測(cè)試儀器和硬度測(cè)攝儀,能夠?qū)Φ虊瓮寥肋M(jìn)行成分分析,還可以測(cè)試現(xiàn)在堤壩的硬度,生產(chǎn)數(shù)據(jù),并且能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,來(lái)查找哪些數(shù)據(jù)有問(wèn)題,并做出標(biāo)記,來(lái)引起工程師的注意,及時(shí)做出應(yīng)對(duì)方案[3]。

        3.4 堤壩模型的構(gòu)建

        傾斜攝影技術(shù)和其他技術(shù)的組合應(yīng)用,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確采集,還可以對(duì)堤壩橋閘的表面紋理進(jìn)行采集,通過(guò)數(shù)據(jù)和表面紋理的相組合,再通過(guò)相應(yīng)軟件整理,可以構(gòu)建出現(xiàn)在堤壩和橋閘的三維模型,工程師可以通過(guò)對(duì)三維模型的觀察,能夠及時(shí)準(zhǔn)確的找出堤壩橋閘現(xiàn)存的問(wèn)題,及時(shí)地做出合理有效地解決方案。

        3.5 安全有效

        與傳統(tǒng)的人工對(duì)堤壩和橋閘的巡查相比,傾斜攝影技術(shù)更加的方便有效。傾斜攝影技術(shù)不需要太多的人力,只需要操作員操作無(wú)人機(jī)到指定的尋察區(qū)域,只要在無(wú)線遙控信號(hào)的接受范圍內(nèi),操作人員即可操作無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡查,巡查時(shí)傾斜攝影技術(shù)能夠進(jìn)行智能分析,邊巡查邊與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后對(duì)操作員提出警示,并對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行仔細(xì)的掃描。并且無(wú)人機(jī)工作效率高,小巧靈活,巡查方便。

        4 結(jié)語(yǔ)

        無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用,能夠真實(shí)快速的反映出巡查時(shí)的情況,還能組合成三維模型,便于觀察。而且大大減少對(duì)勞動(dòng)力的使用,降低了人工巡查的危險(xiǎn)性。并且無(wú)人機(jī)巡查工作效率高,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存的隱患,及時(shí)的做出合理解決方案。

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