水利工程测绘工程无人机的运用

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1引言

测绘科学以及技术的不断发展，航测成图在水库库区测绘中已经得到广泛应用，在中大比例尺地形图测绘中扮演着重要的角色。相较于传统航空摄影测量，无人机航测成本低廉，方便快捷，获得影像为比传统航摄仪的融合彩色更加逼真地RGB自然彩色，获得影像分辨率更高，可用于1：500，1：1000和1：2000等大比例尺地形图的测绘。

2贵州自然地理情况

贵州的地貌类型复杂，以山地为主，约占全省总面积的87%，丘陵占10%，盆地、河流阶地和河谷平原仅仅占3%。贵州境内地势西高东低，自中部向北、东、南三面倾斜，呈三级阶梯分布。第一阶梯平均海拔1550米以上，第二阶梯平均海拔在800—1500米左右，第三阶梯平均海拔在800米以下。整体地势起伏较大，对于飞行作业来说难度较大。贵州的水资源总量丰富，年降水量1100至1300毫米，地表水资源量超过1200亿立方米。河流坡度陡，天然落差大，水能资源达1874.5万千瓦，排名中国第六位。每平方千米拥有水能资源106千瓦，列国内第三。境内水资源相对丰富，其特点：分布均、造价低、发力高、区位优。对于飞行作业来说，项目多且复杂，具有很强的市场适用性。

3无人机的分类

无人机分类包括：1）多旋翼无人机2）固定翼无人机3）扑翼机4）直升机等等机型。由于考虑经济成本以及贵州复杂的作业条件。常常采用以下常用的无人机：1）多旋翼无人机2）固定翼无人机

3.1多旋翼无人机

多旋翼无人机的飞行原理是依靠各个机臂上的螺旋桨转翼产生的升力来平衡飞行器的重力，依靠某一方向的旋翼倾斜产生水平方向的推力前进。其功力结构相对简单，飞行方式更加多样化。

3.2固定翼无人机

固定翼无人机在飞行原理上与飞机类似，依靠螺旋桨或者涡轮发动机产生的推力作为飞机向前飞行的动力，主要的升力来自机翼与空气的相对运动。

4无人机的特性

4.1旋翼无人机

旋翼无人机的垂直升降的设置使得其对于起飞场地的要求比较低，在极端恶劣的条件下甚至能用手托举进行起降。广泛适用于各种山区、高原等地势不开阔的区域。贵州修建的水库常常在坐落于峡谷地区，中间低，两边高，小范围内相对高差通常可达到200米。库区两岸山脉地表起伏不一，拍摄此类水库库区时常常采用旋翼无人机，根据高差分航带设置航线，在保证安全的飞行高度的同时，又可以尽可能的拍摄出满足重叠度影像资料。由于旋翼无人机都是采用的无刷电机，因此可靠性较高，飞行过程中抗气流能力较固定翼的强，所以其安全性更显得恰当。由于旋翼无人机的航飞姿态较好，其搭载倾斜摄影之后便能更加清晰的拍摄出坝体侧面的结构以及两岸的山壁的细节纹理，也可以应用于贵州山区的坝体区域三维立体图形的外业拍摄。由于其悬停能力强，适用于定点拍摄某一特定对象，所以其也适用于拍摄细腻独特的环境景区效果图，比如湿地公园的展览图等等。但是其需要大于机身重力的大推力电机才能飞起来，并且其都是电池续航，加上其每个飞行动作都需要电力维持，所以其飞行续航能力较短，一般15-25分钟以内，并且飞行速度较慢，通常小于36千米每小时，所以其只适用于范围不大的区域。并且冬季时候贵州山区高空温度低，对电池性能稳定性有影响，更是对其单次作业量有所削减，因为在设计航线时得留出更充足的电量返航。试验采用MD4-1000无人机，其源自德国Microdrones公司的技术，由佛山安尔康姆公司生产的四轴旋翼无人机。

4.2固定翼无人机

相较于旋翼无人机，固定翼无人机可以装载更大的电池和设备，并且在空中滑翔时有一定的上升升力支持。所以同样容量的电池可以飞行更长的时间。通常其巡航速度可以达到80千米每小时，所以作业范围长，适用于河道治理工程、引水管线工程以及水资源保护区设立等大范围的作业。考虑到在贵州区域地形的复杂情况，在航线规划上稍微太高相对航高以确保安全下，其完全满足1:2000的数字线划图的精度要求。固定翼无人机由于其起飞模式，所以需要较长较平坦的跑道来提供一个起飞速度。加上其飞行速度较快，抗气流能力较弱，摄影抖动较旋翼无人机明显，并且有一定的侧翻危险。所以对无人机操作员和飞行时的环境因素要求较高。

5总结

旋翼无人机的广泛应用于小范围的航空摄影，由于其出色的稳定性和灵活能力，在贵州区域水利行业中常用于库区影像拍摄，构建坝体三维模型以及拍摄自然景区展示效果图等等。但是由于其电池消耗大，载重小，所以作业效率较固定翼无人机小。其满足生产三维立体模型，3D产品以及1:1000数字线划图的精度要求。固定翼无人机较旋翼无人机来说，其速度快，续航能力强，作业范围广，作业效率较高，但是由于起飞条件、作业区域高程控制以及对无人机操作员的要求较高，所以其有一定的局限性。在贵州区域水利行业中常用于河道治理工程、引水管线工程以及水资源保护区设立等大范围的作业。其满足生产1：2000数字线划图的精度要求。无人机航测遥感技术作为近几年新型的测量工具，其经济效益是非常可观的。但是尽管无人机的测量效率高，其在测量精度方面还是无法和传统的数字全站仪、网络RTK等仪器相比，因此，无人机航测遥感技术还有很长的发展道路值得我们去发展探索。

作者简介：陈嘉，1992年生，男，本科，助理工程师，研究方向：水利工程方面的测绘，包含工程测量、航摄测量、变形监测等。

参考文献

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[4]钟建卫,李林,吕偿,李建鑫,卢明辉,李广湖.多用途固定翼无人机及其远程控制系统研究[J].中国新技术新产品,2018.23.

[5]SL197-2013水利水电工程测量规范.

[6]GB/T23236-2009数字航空摄影测量空中三角测量规范.