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水利工程基础科学
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水利工程中无人机的应用

发布时间:2017-03-31  来源:中华民居


  一、无人机在水利工程中的应用

  (1)无人机在水利工程测绘中的应用。由于现有的普通航空摄影缺乏激动灵活性,而且难以获取云下图像;卫星遥感受制于时效性不强的影响,分辨率较低,对于水利工程等需要重复测绘或监测的工作,无法满足要求。以无人机作为遥感飞行平台,在机体上荷载数据遥感设备,利用遥感数据处理系统作为技术支撑,融入“3S”技术,可以实时对地或对目标水域进行观测及数据的快速处理。采用无人机技术的测绘遥感系统,具有快速获取高分辨率图像及快速处理的能力,在前期检校及测试后,都可以根据项目需要获取较大比例尺的航空影像资料,完成数字线规划图、数字高程模型、数字正射影像图的绘制,为工程建设提供重要的信息。此外,利用无人机遥感图像技术,根据水利工程区域内不同时间段的监测图像进行假彩色合成,能够分析该时间段内水域的淹没范围,能够分析水流移动方向和移动速度,为决策者作提供有效信息;利用红外波段的水体辐射率同其他地物辐射率相比,存在较大差异的特点,针对目前水域,选择合适的红外波段,确定水体的阈值。将红外波段辐射过后阈值在该范围内的定位水体,高出阈值的定义为非水体,根据该原理,可以计算水利工程区域内水位值及水位覆盖面积,便于为工程提供科学参考依据。

  (2)无人机技术在水利工程动态监测及水域环境监测中的应用。我国水资源丰富,水域河流众多,众多水利工程对国民经济发展和人民生命财产具有重大影响。利用无人机技术,对水域实施动态监测,能够查明范围内水域的变化情况,通过掌握的水域基础数据来建立水域调查、水域统计及其他管理制度,逐步实现水域管理的信息化,满足社会经济发展和水域管理的需要。利用水域动态监测结果,建立水域变化及非法水域占用资料,为水利管理提供依据。

  (3)无人机在水利工程水土保持作用中的应用。由于自然地理环境和社会经济条件的特殊性,我国水土流失较为严重,以成为目前最主要的环境问题。水土保持是水利工程重要作用之一,由于水利工程规模较大,对水域内水土保持及水土流失情况进行统计,单纯依靠人工处理,无法确保数据的准确性。可以利用无人机技术调查土壤侵蚀定量来完成水土保持的研究。由于土壤侵蚀原因及过程较为复杂,受到多种自然环境及人为因素影响,根据不同土壤侵蚀类型和影响因子的不同,参考土壤侵蚀房产因子指标,结合遥感技术及常规方法,在GIS中存取、表达和计算,完成土壤侵蚀定量的计算。利用无人机获取的遥感图像,对水土流失情况、现状及发生特点和趋势,进行科学分析并及时制定针对性改善策略,加快水土流失治理,确保水利工程的实际效用。

  二、无人机在水利工程中的航摄成图

  (1)外业像控点布设方案及测量。像片控制点测量采用区域网布设方案,在照片拍摄之前进行实地布标和航拍后明显地物点相片刺点的方法。像控点分为平面控制点、高程控制点和平高点。根据各项目具体特点,水利工程内所有像控点皆为平高点,像控点一般布设在沿河道的两旁公路边或地面较平坦处,由于涉及到淹没的问题,所以在较平坦的耕地集中处布置较多像控点;田间工程等区域平均布点。

  (2)航空摄影。航线网布点将航向分段设置为多个平高点,确保航线首尾末端上下的控制点布设在通过主点并且垂直于方向线的直线上,确保上下点在同一立体相对内。根据摄影区域进行航线设计,确保测量区域之间存在重叠度,一般设置航向重叠为60~70%,旁向的重叠为30~40%。选择无扬尘、云雾少、大气透明度好、地表植被或其他覆盖物对成图影响较小的季节进行摄影,根据地形条件,选择合理的摄影时间。

  (3)立体测图。在全数字摄影测量工作站上进行内业数据采集,像对定向元素直接由加密成果导入测图工作站,利用已有的加密资料,恢复测区,每个模型在自动相对定向下重新相对定向,然后生成核线。数据采集以成图的模型为单位进行,每一幅图存放一个文件,文件名与图幅编号一致,扩展名为xyz,然后经转换程序直接转成cass数据。

  三、结束语

  无人机技术应用到水利工程中,遥感技术、信息技术、计算机技术、无线通信技术等先进科学技术的整合。通过无人机能够对水利工程实施测绘、对水域实施动态监测及环境监测、有利于确保水利工程的重要作用,对水利工程具有重要意义。



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