浅析无人机遥感技术在水利工程管理中的应用

[摘 要]介绍了无人机遥感技术的原理和工作程序，分析了无人机遥感技术在水利工程管理中的应用优势，提出将该技术应用于水利现代化管理领域的具体方式，同时对该技术在水利现代化管理的应用前景进行了展望。

[关键词]无人机遥感 水利工程 应用

中图分类号：U85 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0216-01

1.引言

无人机遥感技术是近年来无人机技术不断取得突破和发展的产物，将无人机遥感技术尽快、全面的应用于水利工程领域，可以使水利工程现代化发展获得强大的技术推动力，极大的提升水利工程管理的水平。

2.无人机遥感技术

无人机是指通过无线电遥控设备或机载计算机程控技术进行操控的不载人飞行器。无人机遥感技术是利用无人机技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术，自动化、智能化、专业化的快速获取地理、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据采集、处理和应用分析的技术。

无人机遥感技术平台主要由四大部分组成：飞行器分技术、测控及信息传输技术、信息获取及处理、保障技术等。

目前国内主流的无人机遥感技术是在放飞场由人工遥控无人机起飞，进入航线后切入自主飞行状态，利用惯性导航平台及全球卫星定位技术复合导航技术控制无人机按照预定航线自主飞行，并实时将飞机的飞行数据传回地面控制人员，无人机完成遥感作业任务后，切出自动飞行状态改由人工遥控降落到回收场。

2.1 无人机遥感技术的应用优势

（1）使用成本低廉。整套无人机遥感技术的购置费用大大低于卫星和载人飞机，由于其对场地和人员运用操作的技术要求也比载人飞机低的多，且技术较为成熟，因此日常运行维护简单、方便、可靠。目前的无人机基本都采用电驱动和燃油驱动两种方式，电驱动一般采用锂聚合物电池驱动直流电动机带动无人机飞行，电池可重复充电若干次。

（2）安全作业保障能力强。由于无人机遥感技术可采用自主和地面遥控两种作业方式，并且可以随意切换工作方式，因此无人机遥感技术的操作人员可在需要进行作业的高危地区控制无人机遥感技术开展工作，不需要人员进入现场，从而回避了操作人员的安全风险。

（3）遥感数据精度高。由于无人机可以控制在低空飞行，所携带的精密遥感设备可获取高分辨率的遥感影像资料。这种高分辨率影像资料可以让技术人员获取较小空间尺度上的地表细微变化、使得通过利用高分辨率遥感影像资料来监测地质和人为活动对水利工程周边的影响成为现实。

（4）具备机动快速的应急反应能力。无人机遥感技术体积小、质量轻、操作简单、转场迅速，起降条件受场地限制较小，在广场、公路或其他较开阔的硬质地面均可完成短时短距起降，快速获取遥感数据。

（5）能够克服云层获取数据。在很多地区由于受天气影响， 导致云层较厚， 像卫星光学遥感等方式无法获取数据。而无人机可在云层下方飞行，完全可以不受多云天气条件的制约，从而可以克服云层获取遥感数据。

（6）可实现大区域、长航时及定点、定区域遥感监测。目前国内较先进的民用无人机可实现持续飞行 1 600 km，滞空时间16 h以上，飞行前可一次性设定超过100个航点。在飞行完原设定所有航点后，技术人员可实时上传新航点，保证飞控技术的持续工作，避免了无人机降落后重新设定航点的操作环节。

（7）实现多种任务的应用。无人机遥感技术可以为多种小型遥感传感器提供了良好的搭载平台，如多光谱仪、热成像仪、气象传感器、大气采样器、合成孔径雷达等。使用者可以根据任务性质和任务目的针对性的选用相应的遥感装置，从而保证了多种任务的综合应用，实现了该技术运用范围的最大化。

3.无人机遥感技术在水利工程管理中的应用

3.1 无人机遥感在水利工程防汛防旱应急抢险中的应用

无人机在防汛防旱检查中，可克服交通不便、情况危险等不利因素，迅速赶赴目标区域，立体地查看目标区的地形、地貌和水工建筑物、堤防的完好程度。利用机载遥感装置，可实时向后方传递影像、图片等信息资料，监视汛情旱情发展，为防洪决策提供准确的信息来源。小型无人机携带非常方便，在到达一定区域后将其放飞，操作人员可以在安全地域内操控其飞行，并进行相关信息的实时采集和监控，大大地降低工作人员的工作难度，在防汛抢险中的人身安全也可以得到进一步的保障 。

3.2 在水利工程水行政执法中的应用

水利工程管理范围内的水域大多有着面积较大、位置偏远、交通不便的特点，其巡查和执法工作很难做到全面细致。水利部门可采用无人机遥感技术定期或者适时获取该区域的遥感影像，通过逐年影像的分析比对和对适时影像的研判，可以清楚地了解到水利管理范围内生态环境变化和人为活动痕迹的动态演变情况，同时遥感影像也可作为水行政执法的依据。当前，污染物向江河湖泊非法排放情况日益复杂、变化频繁，以往人工定期巡查的方式根本无法及时发现并有效处理。无人机遥感技术对排污口污染状况的实时监测可以快速跟踪突发水体污染事件，捕捉违法污染源并及时取证，为水行政执法工作提供及时、高效的技术平台。

3.3 在水利工程运行管理中的应用

利用无人机遥感的高分辨率影像以及高精度GPS技术相结合的方法可以为工程管理单位全范围了解重要水工建筑物以及边坡挡墙、防汛道路等水利设施的完好状态，根据所获影像反映出的问题及时采取加固、维修和改造的措施，从而可以有效避免水利设施险情的发生。在水利工程运行期间，无人机遥感技术可以实时监控工程运行期间上下游周边水域出现的各种突发状况。比如在一些泵站、水闸运行期间，其周边水域的水草等水上漂浮物可能会在进水口不断大量积压，如果任其进入流道会对运行中的闸站产生机组效率下降、水泵叶片损坏，闸门门槽卡塞等一系列不利影响。通过无人机遥感技术可以适时掌控周边水域水草漂浮物分布情况、为提前组织人员打捞，清除这些水上漂浮物，为保证闸站正常运行提供最直观的图像依据。又如在太湖流域，蓝藻的生长周期短，一旦出现爆发性生长，其影响范围广，对周边城市的供水安全会造成很大压力，而通过无人机遥感技术的适时监控可以准确判断出太湖蓝藻爆发的影响区域，为随后开展清除打捞工作、开启闸站加快水体流通等科学调度提供最直接的图像资料和决策依据。

4.无人机遥感技术在水利工程管理中的运用规划

虽然无人机遥感技术有着无可比拟的技术优势，但作为新兴技术领域，如何科学、合理的运用这一先进平台，为水利工程管理服务，还有相当多的路要走。总体来说需要做到以下几点：

（1）统一部署。针对无人机遥感技术的应用区域以及需求单位的情况，制定无人机遥感技术的采购、运用以及日常管理的规划方案，实现单次飞行，多重任务，一机多用，信息共享。做到该技术运用范围的最大化和使用成本的最优化。

（2）构建平台。针对无人机遥感技术采集到的不同数据，搭建一个基于数据分析的技术平台，通过开发多种类的后期内业应用软件，根据不同用户的要求完成遥感信息的拼接、校正和解译工作，在短时间内向用户提交技术成果。

（3）培养队伍。通过技术培训等手段培养一批既懂水利业务知识又懂航空遥感技术、既懂外业飞行又懂内业处理的技术骨干，建立一支无人机遥感技术的专业队伍，确保无人机遥感技术的可靠运用。

鉴于无人机遥感技术有着其独一无二的应用优势，随着无人机技术和遥感技术的不断发展和成熟，无人机遥感技术作为一种强大的技术支撑，将能够有力推动水利工程管理实现信息化、精细化、现代化。

参考文献

[1] 孙锋.建议将无人机技术应用于我国防汛工作中[J].中国水利，2007 （7）：60-60.

[2] 王新，陈武，汪荣胜，等.浅论低空无人机遥感技术在水利相关领域中的应用前景[J].浙江水利科技，2010（6）：27-29.