无人机在水利工程测量中的应用

无人机在水利工程测量中的应用

作者：王超

来源：《科学导报·学术》2018年第04期

摘要：在我国越来越重视水利工程的今天，确保水利工程可以充分发挥防洪、灌溉、发电等作用是非常重要的。但要想使水利工程可以充分发挥作用，运用无人机来对水利工程进行测绘，可以为切实有效应用水利工程提供依据。基于此，本文将重点研究无人机如何在水利工程测量中有效应用进行分析和探究。

关键词：无人机；水利工程；测量

【中图分类号】 TV221 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2018）04-0314-01

一、无人机的概念及优势

无人机（UAV）全称无人驾驶飞机，是一种新型的低空遥感信息获取的机器。无人机遥感是以无人机作为载体将遥控技术、传感器技术、通讯技术、GPS系统结合起来，用以完成遥感数据的获取、分析等工作。2016年4月，日本发布了4款雨天也能使用的新机型，并根据用途准备了各种摄像头、传感器以及相应的软件，这几种机型配备红外热成像摄像头，可用于光伏板检查、建筑外墙检查以及基础设施检查等。配备绞盘的机体可在山岳等地形做简单的卸货工作，可以将货物搬到指定场所，不用降落就可以卸下货物。无人机技术与遥感技术的共同发展决定了无人机遥感在水利工程勘测中的应用前景。

1、无人机遥感机动性好。这主要得益于无人机相比于绕地卫星、航天飞机等传统飞行器体积要小很多，比较灵活。多旋翼无人机可设计成折叠式旋翼，更加减小了无人机的体积。无人机可通过机动车等运输工具运至作业地点，并且起飞要求较低，不需要专用跑道，对于多旋翼无人机，1平方米的平地即可。无人机降落程序也较为简单方便，甚至无需降落面，遥控人员可以将无人机悬停高度控制在一人高，由另一工作人员在下方握住无人机脚架，此时遥控人员关闭油门后，螺旋桨停止转动，无人机即可安全降落。

2、无人机组装周期短。随着科技的发展，无人机各部件集成性越来越高，无人机组装周期也越来越短，这大大节省了开发团队的人力资源，同时也缩短了地面操作员的培养周期。

3、无人机反应迅速，效率高、易操控。无人机对于突发事件能够快速的投入到工作中，针对突发事件，无人机遥感可在很短的时间飞至现场进行较大范围的监测。无人机遥感在投入工作之前可对其航线进行规划设计，工作过程中也可做校对和修改。无人机对自身故障有自诊断功能并具有一键返航功能，若在工作过程中发生故障，无人机可自动垂直升高一定的高度，然后安全的返回到地面操作站。

4、无人机遥感图像处理速度快、图像分辨率高。实时图传功能可在短时间内得到较高分辨率的图像，无人机航拍得到的影像分辨率要比目前国内卫星遥感得到的影像数据高，分辨率可达亚米级，甚至能达到100—500 mm。可用来绘制1：10000以上比例尺的地图。

二、无人机在水利工程中应用范围

水利工程在我国拥有悠久的历史，由于水利直接关系到农业及国民经济发展，水利工程是民族生存及发展的重要命脉，从大禹治水开始，人们就不断的研究水资源的管理及利用。随着计算机技术及遥感测绘技术的发展，信息化测绘技术逐渐应用到水利工程中。

三、无人机在水利工程测量中的应用

水利工程测量是水利工程建设的重要工作。密切关系到工程的投资以及水利工程的安全运行，水利工程受自然环境的影响，决策者需根据当时的形式以及发展趋势快速的做出对策，如果因为对形式的判断不准确可能会导致决策者做出失当的措施，进而很可能导致水利工程事故，世界各国都发生过由于勘测工作的不够深入全面，发生了不少事故，带来了严重的人员伤亡及经济损失。

1、无人机在山区水利工程测绘测量中的应用。水利工程测量包括平面高程控制测量、地形测量（含水下）、纵横断面测量，定线、放线测量和变形观测等。在平原地区，传统的水准测量、经纬测量以及全站仪测量可较好的投入工作。对于山区水利工程，由于地形地貌复杂、云层较低，给传统的光学仪器测量和卫星遥感带来较大的不便。无人机遥感由于对起落条件要求较低，操作人员可在安全区域进行操控，这大大节省了人力物力，同时无人机遥感低空（1000m以下）明示，这使得无人机遥感受可在云层下拍摄，从而得到较高分辨率的影像，极大的提高了山区水利测绘测量的效率，保障了工作人员的人身安全。

2、无人机在水利工程地质勘查中的应用。无人机遥感在水利工程能够长期应用，主要因素之一取决于工程所在地的地质环境往往不稳定，传统的水利工程地质勘查的方法主要是地面勘察法，这种方法不能很好的监测到工程地质可能会出现的滑坡、泥石流等地质灾害，并目水利工程的地质条件复杂多样，要完全依靠地面勘察法将整个水利工程所在地的地质、地形地貌条件勘查清楚是一个难度非常大的工作。无人机遥感技术凭借其操控简单、安全度高、运行成本低的特点不仅可以对地质条件进行航拍分析，还可以设定一定的时间间隔对地质条件进行动态的监测和分析，从而观察水利工程所在地的地质条件的发展趋势，判断出工程地质存在的不良地质现象的速度，协助工作人员了解当前的地质现象，并根据当前的发展趋势适当地对水利水电工程进行防护工作。

3、无人机在水利工程日常工作监测的可能性探索。无人机遥感在水利工程渗漏监测的应用随着越来越多的水利工程的修建，优良的水利工程地质条件越来越少，水利工程的基本建设达不到理想的要求，防洪标准较低。无人机遥感技术的运用可在水库的日常监测中较为有效的

快速的发现水库的渗漏情况，特别是在水库遭遇地震、特大洪水后，无人机遥感可以快速的获取到当前水库的现状，对其病险地区得到高清的影像，准确评估灾害对水库的影响，协助决策人员针对水库的现状做出应急方案，并为进一步的出险加固设计提供依据。

4、无人机在土壤湿度调查中的应用探索。土壤湿度体现了该灌区的气候、水文、生态等重要工程条件，土壤湿度的变化直接影响到土壤的热学特性和土壤的力学特性。对灌区土壤的湿度调差对研究整个灌区的水文特性有着重要的意义。表层土可以反射太阳光，土壤的性质不同，反射的可见光也呈现出不同的颜色和亮度。通过对土壤的灰度值和含水率的关系研究发现，土壤的灰度值和含水率呈负相关关系。2016年4月，沈阳市水利建筑勘测设计院将无人机遥感应用到农田土壤水分调查当中，对于单个试验田，无人机从起飞拍照到降落用时为7 min左右，无人机的高效率顺利的配合了整个实验基地的取样工作。无人机遥感技术可更加快捷、准确的协助工作人员测定土壤水分，是对现有土壤检测技术的有力补充与弥补。

参考文献

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[2] 吴波涛，冯琦.无人机航测在水利工程中的应用[ J ].长江科学院院报，2017，（3）.

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[4] 黄留波. 浅述水利水电工程测量主要应用技术[J]. 建筑工程技术与设计，2015（15）.