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无人机航测技术助力黄河水文应急监测

胡著翱
责任编辑:郭旭帆 来源:

  水文应急监测多处于陌生环境,必须对监测地点尽快进行多方位查勘。不过,因地形、地貌等特殊情况的限制,实地查勘往往难以实施,有必要借助空中航拍了解情况。另外,溃口、决堤、冰塞、冰坝等特殊水情测验,水文测验经常会与工程抢险工作交叉,形成干扰,有些测验地点人员无法到达现场,有必要采用空中运输工具携带监测设备开展地形及流速测验工作。无人机航测技术为实现这些应急监测任务提供了条件。

  无人机低空摄影测量的发展

  无人机低空摄影测量兴起,有其内在和外在的原因:低空空域的开放;无人机设备的发展和不断成熟,无人机各种主要部件大都实现了模块化和接口化,使得应用非常方便,并且成本低廉;数码相机成本较低;无人机航测系统自身机动灵活的特点。以上这些因素使得无人机低空摄影测量的准入门槛较低,应用人群较多,从而充满了发展活力。

  目前,在军事领域无人机的技术已经非常成熟。同时,由于无人机的经济性、安全性、易操作性,很多民用领域对无人机都有着旺盛的需求。小型无人机可广泛应用于防灾减灾、搜索营救、核辐射探测、交通监管、资源勘探、国土资源监测、边防巡逻、森林防火、气象探测、农作物估产、管道巡检等领域。由于小型无人机的航空特性和大面积巡查的特点,在洪水、旱情、地震、森林大火等自然灾害实时监测和评估方面特别具备优势。

  同时,民用无人机在航测领域的应用还可以作为卫星遥感手段的补充。卫星影像成为中小比例尺遥感监测和制图的主要数据源,甚至成为1:10000地形图和专题图制图与更新的重要数据源。目前很多民营企业在小型无人机航测方面都具备了基本应用能力,甚至已经被专业的地图测绘公司并购。

  目前,全国大约有1000多家测绘单位在从事无人机摄影测量的研究和应用,并且已经有许多成型的无人机摄影测量系统面市,从航飞的系统控制,到后期数据处理都有成熟的应用软件和产品,并且许多测绘项目已经引进并应用了这些设备和技术,成果质量达到了常规测量的精度。

  在黄河水文应急监测中的应用

  目前,黄河水文勘察测绘局结合航摄精度、操控难度、作业范围等不同的要求,配置两架无人机设备。一种为拓普康电动无人机;一种为中科遥感III型油动无人机。这两种无人机各有特点和优势,可适应不同的作业需求。

  拓普康电动无人机,轻小灵活,精度高,起降场地要求不高,易操作,但其续航能力不足,一个架次航摄可覆盖方圆2千米范围,并且具备GPS-RTK精度级别的空中定位能力,无需实地布设像片控制点就能够达到测量级精度,特别适合局部小范围高精度的应急快速航摄作业。中科遥感III型油动无人机,机体大,续航能力强,一个架次航摄可覆盖方圆150千米范围,但对起降场地要求较高,操控难度较大,适合较大范围(几十乃至上百平方千米)的航摄作业。

  无人机低空摄影测量在黄河水文应急监测中前景广阔。在洪水演进及河势实时监测中,当黄河宁蒙和下游河道发生大洪水时,无人机可以对洪水的演进情况、河势变化情况、洪水漫滩位置和范围进行实时监测,提供实时图像信息,为防洪调度和洪水预报提供技术支持。经解析后,可以提供漫滩面积、漫滩水量、滩区水深和滩区水位等数据。

  在凌情监测中,无人机配合全地形车,可以对宁蒙河段凌情进行实时监测,提供流冰情况、冰坝位置和高度、封冻河长、冰面高程、槽蓄水量等数据。若发生漫滩凌情,可以确定漫滩位置和面积。

  在水库、湖泊及堰塞湖应急测验中,无人机配合全地形车和测船,可以进行水库、湖泊及堰塞湖应急测验,提供蓄水量、防洪库容、塌岸滑坡、溃坝位置、溃坝上下游水位、决口宽度等数据,计算溃坝流量。

  在流域大面积旱涝灾害应急监测中,无人机配合全地形车和测船,对大面积旱涝灾害进行监测,提供受害面积、分布、内涝水深、估算水量,确定排涝线路和方案措施。

  在水质应急监测中,无人机配合地面监测人员可以在发生水质突发事件时,及时开展应急监测,提供污染位置、面积、扩散速度、影响范围等数据。

  其他水文测验中,无人机配合全地形车和测船,可以开展河道地形测量、滨海区地形测量、水库地形测量。对上游恶劣环境下的湖泊、湿地、植被进行定期监测。

  无人机低空摄影测量技术,是测绘行业近年来兴起的一个重要技术。目前处于发展阶段,已经有大量的测绘单位和人员涌入到这个领域中,进行尝试、探索。从目前的形势看,其发展前景十分广阔,发展速度快,预计未来几年将成为主要的测绘手段。

  水文测验工作中大部分工作离不开测绘技术。将无人机低空摄影测量技术应用于水文应急测验工作中,具有重大意义。黄河水文勘测测绘局结合专业优势,引进并投入使用了两架无人机设备,已经应用于承担的地籍测绘、河南省中小河流地形测绘、黄河流域河道测验、宁蒙河段冰凌监测项目中,今后,黄河水文勘察测绘局将在无人机低空摄影测量领域继续努力,为加快水文应急测验技术的发展贡献自己的力量。


发布时间:2016年09月13日
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