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水利水電工程師應用無人機技術測量的分析

更新時間:2019-06-28 10:56:30 來源:環(huán)球網(wǎng)校 瀏覽51收藏5

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無人機是通過地面遠距離無線遙控和機載計算機遠程控制系統(tǒng)進行操控的不載人飛行器,具有設計結構相對簡單、飛行靈活、運行成本低等特點。隨著信息化技術的發(fā)展,無人機技術也在多個行業(yè)得到了運用發(fā)展,如快遞運輸、遙感測量等,其較為全面的成像技術、精準的數(shù)據(jù)測量,相關應用也得到了社會的廣泛關注。探討無人機技術在水利水電技術測量中的應用,有助于克服相對復雜的地形地貌,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面覆蓋,提高數(shù)據(jù)的精準性,具有積極的現(xiàn)實意義。

水利水電工程師應用無人機技術測量的分析

1.無人機技術概述

無人機,簡言之就是無人駕駛的飛機,英文縮寫“UAV”,是利用無線電遙控設備和系統(tǒng)程序控制裝置操縱的不載人飛機。無人機實際上是無人駕駛飛行器的統(tǒng)稱,從技術角度定義觸發(fā)可以分為:無人直升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器等多種機型。

1 . 1無人機的工作原理

無人機機體通常偏小,由機體、飛機控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、發(fā)射回收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)五大主體部分構成,飛機控制系統(tǒng)是無人機飛行控制的關鍵,是飛機的“心臟”;數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)主要功能是準確傳輸遙控的指令,保障數(shù)據(jù)信息在控制人員與無人機之間進行高效、有序的實時傳輸;發(fā)射回收系統(tǒng)是確保無人機可以順利飛抵標準高度及安全返回,實現(xiàn)重復使用的系統(tǒng)保障。無人機不同的機型,其功能也有所差別,無人直升機、無人固定翼飛機、無人多旋翼飛行器特點如下表所示。

1 . 2無人機特點

無人機是近年來在民用領域引起廣泛關注的適用性較強的科學技術,是飛行、遙控、遙測與計算機技術的完美融合,較之于傳統(tǒng)的測量手段,具有明顯的優(yōu)勢。

1.2.1數(shù)據(jù)信息精度高

無人機在軍用領域具有較多的經(jīng)驗,民用領域應用時間短且多是低空飛行,高度一般在50~1000m左右,對于地形地貌的圖像捕捉屬于近景測量,精度屬于亞米級別,測量范圍在0.1~0.5m之間。

1.2.2機動、實時、高效

無人機因其較低的飛行高度,不受傳統(tǒng)飛行器航空管制的約束,而且受天氣的影響較小,機動性高,可以全天候接受飛行任務。相較于傳統(tǒng)的人操控飛行器,無人機成本較低,攜帶的攝影器材成本也不高,可以進行低空全景的數(shù)據(jù)采集,有效降低成本的同時提高了數(shù)據(jù)信息的采集效率。

1.2.3安全、靈活

無人機對于起降場地沒有特殊要求,適應性極強,運行操控準備時間也較短,控制人員通常在經(jīng)過短暫培訓后即可以進行無人機操作。同時,無人機不需要人員進行實機機體內(nèi)的操作,在天氣條件惡劣的時候也可以進行測量作業(yè),而且可以避免相應的人員傷害情況,安全性高。

1.2.4全方位測量

無人機對于數(shù)據(jù)信息的采集可以實現(xiàn)高精度的要求。無人機通常攜帶高精度的成像設備對地面影像進行采集,也可以進行垂直或者斜影拍攝,通過垂直的拍攝行程地形的平面數(shù)據(jù),對地形、建筑物進行低空多角度的拍攝獲取高分辨率的紋理影像,實現(xiàn)了對地貌進行全方位的數(shù)據(jù)采集。理論而言,三顆遙感衛(wèi)星即可以實現(xiàn)對全球地面的全覆蓋,通過與衛(wèi)星遙感技術的結合,可以限度擴大無人機測量的范圍。數(shù)據(jù)信息也是通過衛(wèi)星或者地面信息站點進行傳輸,對地形的全方位數(shù)據(jù)采集,有效的解決的遙感技術與傳統(tǒng)航測技術對于地面復雜地形的遮擋問題,實現(xiàn)了優(yōu)勢的互補及數(shù)據(jù)的全方位采集。

2.無人機技術在水利水電工程測量中的應用

水利水電工程需要在地形條件較為復雜的區(qū)域施工,對地形測量數(shù)據(jù)的精準性是工程設計優(yōu)化的基礎,更是工程有序、安全進展的重要保障。在工程測量中,人為測量方式受地形地貌的限制較大,衛(wèi)星遙感在小面積的數(shù)據(jù)精確性方面又有不足,與傳統(tǒng)的航空測繪作業(yè)活動相比,無人機具有機動靈活、反應迅速等諸多優(yōu)點,是DEM數(shù)據(jù)獲取的一項重要手段,能夠填補通用航空在小面積、大比例尺攝影測量方面的空白,實用性較強。

2 . 1數(shù)據(jù)信息實時性

水利水電工程建設涉及生態(tài)環(huán)境、動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控等多個方面,無人機數(shù)據(jù)信息的高效、高精等實時性特征對于及時把握第一手的工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息具有重要作用。利用無人機,搭配空間信息技術,有效結合中低空無人機遙感測量數(shù)據(jù)與衛(wèi)星空間技術的大范圍數(shù)據(jù)信息,可以實現(xiàn)對工程周邊環(huán)境的全覆蓋,建立科學的工程設計,及時發(fā)現(xiàn)工程中存在的問題或者引起周邊水土資源的變化,采取切實有效的優(yōu)化措施,提高工程建設使用中的實效性。

2 . 2實現(xiàn)科學的水域動態(tài)監(jiān)測

水利水電工程對區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境具有重大的影響,需要對水文信息進行動態(tài)的檢測,掌握及時有效的數(shù)據(jù),綜合全面的分析環(huán)境影響。區(qū)域內(nèi)的水文信息每時每刻都在發(fā)生著變化,依據(jù)傳統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯然不具有時效性,無人機的遙感測量技術可以實現(xiàn)對水文信息的實時采集,通過高精度的影像收集設備,經(jīng)過對比分析呈現(xiàn)出水文環(huán)境的變化,不僅有助于降低人力、物力測繪成本,也有助于提高監(jiān)測效率。通過全民水域基礎數(shù)據(jù)信息的收集,依據(jù)科學的信息處理流程,對分區(qū)域的水文信息匯集成像,準確獲取不同區(qū)域水文信息的面積、類型、權屬及分布,建立切實有效的不同部門的聯(lián)合機構,構建水域動態(tài)數(shù)據(jù)的檢測及管理機構,既保障水利水電工程的順利運轉(zhuǎn),更保障生態(tài)環(huán)境的平衡。

2.3促進防汛工作開展

2004年7月,無人機遙感監(jiān)測技術應用于暴雨引起的廣西桂平市蒙圩鎮(zhèn)洪澇災害調(diào)查,第一時間獲取了洪澇區(qū)、退水區(qū)、非洪澇區(qū)等信息的遙感圖,為抗險救災提供了重大幫助,這也是我國首次利用自控無人駕駛飛機對洪澇災害的遙感監(jiān)測的紀錄。無人機的高機動性、低成本、數(shù)據(jù)影像收集快速、高效性,是空間數(shù)據(jù)收集的重要方式。水利水電工程在提供電力資源的同時,也是調(diào)節(jié)水流、防汛抗旱的基礎工程保障,在日常的防汛檢查中,無人機可以有效克服交通不暢、地形條件惡劣的影響,全時、全方位的進行滯洪區(qū)的水域環(huán)境監(jiān)測,立體化的查看水庫、敵方等險工險段,為管理控制人員提供第一手的信息資料,有助于形成更科學、合理的管理系統(tǒng)。同時,無人機機體小,便于攜帶,對其降落場地也沒有特殊要求,一旦發(fā)生洪險,人可以在安全區(qū)域進行操作,無人機進入出險區(qū)域,有效的降低了人身傷害的風險。

3.結語

水利水電工程需要克服復雜的地形地貌環(huán)境,人工進行相關事項的測量越來越不符合實際的需求,無人機以其高機動性、實效性、全時性,為工程測量提供了重要的技術支撐,不僅有助于提供第一手的全面信息資源,也有助于降低成本提高工程的經(jīng)濟性。隨著信息技術的發(fā)展,無人機的性能必將得到更人性化的升級,對水利水電工程而言,其數(shù)據(jù)監(jiān)測的實效性也必將更進一步。

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