无人机在水利勘测中的应用研究探索

陈 原

广东省建科建筑设计院有限公司，广东广州 510000

1 无人机技术的发展现状

无人机（UVA） 即“无人驾驶飞机”，是一种对搭载了新型低空遥感信息获取技术的无人驾驶飞行器的统称。随着无人机遥感技术的不断发展，尤其是以无人机为载体的3S技术等高新测绘技术和计算机技术的快速发展，无人机遥感技术的应用范围越来越广，从军事到民用、从城市建设到森林山川，都可以及时获取准确、清晰的遥感影像资料数据等信息。对资源信息要求较高的水利勘察也提供了相应的应用方向。

20世纪20年代，无人机作为靶机首次运用在了战争的舞台上。而后随着重量减轻、体积变小、更为灵活的高探测精度的新型传感器无人机诞生，无人机逐渐转向了民用遥感飞行平台，成为了侦查、测绘等有效手段。20世纪80年代以来，结合计算机技术运用和通讯手段的迅速发展，卫星遥感技术的勘察范围不断扩大、获取信息更加迅速、信息综合性更强，使得无人机遥感技术在工程测量、信息采集、环境监控中广泛应用。近年来，无人机遥感及相关技术勘测发展迅速，无人机在测绘勘察中具有非常重要的效果，能够机载遥感设备快速获取准确完整信息。无人机遥感技术平台凭借其特有的优势逐渐被广泛应用到国家生态环境保护、矿产资源勘探、海洋环境监测、土地使用调查等范畴中去，作为一种新型的低空遥感信息获取机器，有着宽广的市场需求和应用前景。

2 无人机遥感技术的应用范围

无人机遥感技术不仅能够真实地反映地物情况，而且可通过先进的定位技术，嵌入精确的地理信息、拾取更丰富的影像信息。无人机遥感技术的应用十分广泛，无论是在国家重大工程建设、城市建设方面，还是公共事业的评估、公众服务等领域，均具有很大的应用空间和探索价值。尤其在基础测绘数据的捕捉获取、工程项目调查和环境动态监测等方面。

2.1 地理基础信息的获取

无人机遥感技术可以利用航拍、遥感技术快速获取城市或山区、森林的地物地貌信息，包含了基本地理物体的外部轮廓信息、分布信息以及高程信息、位置矢量信息等，并能依据获取的相关地理基础数据资料信息，完成后期资料数据的分析处理，及时生成完整、直观的勘测模型或4D地图。

2.2 快速建立模型库

无人机遥感能够搭载不同的数据处理软件或第三方应用平台，快速建立直观精准的模型库。在数据后期分析处理中，以无人机航空倾斜数据为基础，通过对倾斜原片数据的提取，可以进行人机交互的三维建模，建立具有较为完整结构、纹理质量清晰的模型，进而可以快速的建立模型库。

2.3 利用三维平台可实现更多应用

在提高无人机技术获取基础信息数据后，通过倾斜摄影真实的地形剖面分析来对接第三方平台应用，实现可利用生成的三维模型对接多个第三方平台，如地下管线管理、三维模型对像化至户、淹没分析用于城市低洼地区管理、空间可视域分析等处理，可完成更多、更为广泛和具体的应用。

3 无人机遥感的技术优势

关系到水利工程建设项目和水利工程的安全运行，水利勘测的重要性值得人们关注。而自然环境尤其是复杂的地质结构和地形地势对水利工程的建设和勘察影响巨大，传统人工的勘查工作十分艰苦和危险，也存在数据信息不准确和费时长、成本大的问题。如果在勘察测绘阶段的数据反馈不准确，会影响数据的下一步分析和工程的具体计划。因此，对水利勘察的标准应该不断提高，对水利项目的前期工作需要进行严格的调查，需要借助无人机遥感技术实现对自然的合理改造。

3.1 快速精准的工作效率

勘察测绘是一项非常具有时效性，要求精准性的工作，传统水利勘测工作经常会遇到人员操作危险或无法操作的情况，而通过低空无人机遥感技术不仅能够获取地质环境和水利条件等实时、精准的信息，还能够对接后期数据处理平台，进行数据整理和分析。低空无人机的应用范围较广，除了用于工程项目的勘探测绘外，还可以用于自然灾害的评估，通过航拍技术对社会公众的生产生活所需进行应用等。无人机遥感通过具有的高清拍摄和获取优势，极大地提高了基础信息收集、处理的速度和效率，为下一步的规划和安排提供科学的决策依据。

3.2 灵活性高

随着技术和应用的创新发展，体积重量越来越小、续航动力越来越强成为无人机的发展趋势。因此在地质测绘的无人机技术中，相比于传统的如绕地卫星、航天飞机等飞行器来说，无人机在飞行和地面操作上具有很大的灵活性。尤其是将机体部分设计成折叠式旋翼的多旋翼无人机的研发与应用，进一步缩小了无人机的体积，使无人机在森林、河流、山地等复杂多变的地质环境中也可正常起飞，降落程序也较为简单方便，甚至无需降落面，增强了飞行和数据收集的灵活性。另外，通过计算机网络的连接，能够实现地面与高空的直接控制，使得低空无人机技术的应用场景多元化，其灵活性也体现的淋漓尽致。

3.3 数据处理较快

低空无人机航摄遥感技术应用相较于一些大型飞行器或卫星具有非常大的优势。一方面，无人机遥感采用了高精度相机以及地理扫描仪，具有较高的分辨率，使得收集的图像影像资料更加清晰可观。另一方面，也采用了影像自动识别技术，能够保障在飞行航摄期间实现对影像数据的精准收集和高效处理。在勘探回测领域，低空无人机航摄遥感技术采集快、效率高，适用于采集各种图像信息，面对地形非常复杂的勘测环境，可以避免传统测绘的大量时间耗费，能够在较短时间内完成测绘工作并做好数据处理，有效地满足测绘行业当前的迫切需求，提高测绘行业的工作效率。

4 无人机技术在水利勘测中的应用

4.1 水环境监测

面对水资源污染越来越严重的社会现状，实现水质监测现代化的目的十分紧迫。当前我国水质监测主要运用人工或无人船，但是在实地采样中，人工监测需要消耗大量人力、物力，且周期十分漫长。而无人船技术在实际应用中，仍存在勘测精度和完整度上的问题，现有的无人船技术还需要进一步提升。因此，在水质抽样监测、水域环境动态监测方面，无人机具备良好的稳定性和操作性，能够准确定位勘测水域，灵活、安全地查明水域的水利条件，有利于节省人力、物力成本，及时有效的对水域实施动态监测，迅速发现流域地区的变化情况及河水质量问题。因此，无人机技术对信息收集和数据处理的快捷、准确、完整，能够为水利管理提供依据，有效促进水质监测采样的高效化和精确化，有效推进水环境监测工作的自动化、信息化和现代化。

4.2 水土保持监测

在水利工程中，进行水土监测和普查能够有效预防水土流失，要做好水土保持的监测工作，需要对较大范围的各种地理水文信息进行收集，还需要投入巨大的人力物力资源，是一项十分艰巨繁琐而重要的工作。由于水利工程规模较大，所需勘测的数据较多，传统勘测方式单纯的依靠人工来对水域内水土保持及水土流失情况进行统计，不但勘测周期长、人力物力投入成本高而且无法确保数据的准确性，后期数据处理分析复杂繁琐。因此，在无人机遥感技术得到广泛应用后，可以利用遥感系统对水土流失的成因、强度、影响范围实施动态监测，并对其防治成效进行追踪调查。通过无人机遥感技术，不仅能够迅速掌握地面较大范围的水土保持情况，还能够以遥感影像为依据对水土保持的各个变量进行科学分析和处理，为后续治理制定科学的改善措施提供技术支持。

4.3 水文检测

在无人机航拍与巡视技术中，可以通过固定翼无人机，进行大面积快速的水文信息采集和数据资料处理。使地面工作站能够在第一时间掌握水利资源调查信息以及地面水资源用地信息，进而根据水利资源调查成果和实时航拍监控数据分析水文数据的实时动态。除此之外，无人机遥感系统作为一个技术支持平台，可搭载其他设备承担更加具体化的水利勘测工作，比如在无人机上搭载流速流量计，可以对水体流速进行准确快速的测量。在无人机身上搭载声呐探测设备，能够快速到达指定位置对水文地貌情况进行扫描分析，还可以对河底地形进行勘测描绘，让我们更好地了解水下地形和结构的相对位置情况。

5 结语

在地质勘探测绘工作中，面临着各种各样复杂的地形地貌，无论是山地森林还是江河水域，人员勘测不仅周期长、成本高、效率低下，还具有较大的安全隐患。通过无人机的低空遥感控制，可以实现高空与地面的实时测绘和数据对接。此外，无人机还是一个能集成载荷的平台，对无人机应用的深入拓展必须将无人机应用和勘探技术进行更深一步的结合，开发更多的计算机后期数据处理技术，只有这样才能推动无人机在水利勘测中的深入应用，推动我国测绘工程的进步。

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