湖北省汉江河道管理局天门汉江管理分局 湖北省天门市 431702
摘要：伴随着社会发展水平的进步，相关技术领域的综合发展水平获得了显著进步。在以遥感卫星数据为基础，以机载、地面移动站和地面固定站获取的数据为补充，以多源信息快速获取、处理和融合为支撑，推进智慧水利建设的背景下，把无人机的应用纳入智慧水利建设的系统中，将大大提高工情、水情和灾情信息采集的准确性及传输的时效性，对其发展趋势做出及时、准确的预测和预报。科学合理的运用低空无人机，能够为防洪抗旱调度、河道管理巡查，提供更加坚实的决策依据和技术保障。本文主要对于低空无人机在河道管理中的应用进行了研究和分析，希望能够为促进河道管理工作的进步贡献一份力量。
关键词：低空无人机；河道管理；应用
引言
步入新时期以来，国家和政府大力推进智慧水利战略的落实，相关工作单位以及相关技术人员也逐步将现代化技术引入到河道管理体系当中，以低空无人机为代表的现代设备能够降低河道测量工作开展的难度，提高河道巡查工作开展效率，提高采样率，确保数据处理的精准性和可靠性，并用目前已在河道管理领域中获得了较为广泛的应用[1]。在下文中，我们就具体对于低空无人机在河道管理中的应用进行了简要探讨分析，希望能够为促进河道管理工作水平进步提供有利的参考依据。
一、无人机的系统组成
所谓无人机，顾名思义就是指无需人工驾驶的飞机，可以通过运用无线电遥控设备以及相应的控制程序进行操作，属于不载人飞机中的一种类型，具有携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富、任务用途广泛、起飞降落对环境的要求低、可自主飞行等优势。通常情况下，无人机在运行的过程当中，除了要结合其他功能设备同步使用之外，还需要与地面控制系统有机联系在一起，由相关技术人员进行专门的操作，并定期做好无人机的维护管理工作。常见的无人机系统由飞行载体、飞控系统、电源系统等多个部分共同构成，其中，飞控系统发挥着最主要的核心引导作用，能够保障无人机的平稳运行[2]。
二、低空无人机在河道管理中的应用
低空无人机系统属于一类较为完备的系统，通过利用航空技术、网络信息技术、通信技术和3S（遥感、地理信息系统、全球定位系统）技术优势，可以在洪、涝、旱灾害以及突发抢险、水污染监测、水行政执法、宣传报道等方面开展卓有成效的工作，实现对于河道周边环境以及河道变化情况等一系列信息的采集，为相关管理部门提供决策参考依据。
（一）低空无人机在河道管理中的应用优势
与传统的人工巡查相比，在进行人工河道巡查时工作人员只能沿着河边、在桥上或者是坐船进行巡查、取证、拍摄，导致巡河耗费时间长、效率低下、巡查成本较高，且在野外的大量地区是工作人员无人法到达的，这使得巡查工作存在盲区。而无人机具有影像实时传输、直接成本低、机动灵活等优点，可以通过设定航线进行自动化巡检，以空地结合、人机结合、立体交叉的巡河模式突破了人工徒步巡河方式单一、发现问题能力不足的瓶颈，既能克服“流域广、面积大、地形复杂”等诸多因素限制，又能全方位掌握河域的基本情况。例如可以通过科学布设监测站点，积极运用物联网、无人机航拍、视频监控等新技术，对河流湖泊的岸线、水下地形、水生态水环境变化情况进行动态监测，快速获取河道岸上垃圾、取排水口、水面污染、河岸违建、水生态灾害等情况，并将基础信息和实时数据纳入无人机巡查管理信息平台，无人机摄制的影像也可通过平台随时查阅、方便历史资料对比，通过对比及时发现隐患或测评治理效果。
加之，与应用较高的航空摄影测量相比，无人机在河道测量中的应用对周边环境的适应性更强。一般来说，即便处在较为复杂的起降场地环境下，也不会影响低空无人机遥感测量技术作用的发挥。除此之外，无人机在平台构建以及系统维护方面所消耗的成本较低，维护与检修的难度也较小，更能保障相关部门的经济利益。
另外，虽然传统的高分辨率遥感影像已经在原有的技术基础之上有了优化，但仍然存在着诸如：数据存储的时效性较差、时间的分辨率较弱等问题[3]。而无人机航拍则能够有效弥补这些方面所存在的不足，技术人员可以随时开展拍摄，拍摄所获得的成果更具精准性和可靠性。总体来说，无人机属于一类应用便捷、实用性强的技术设备。
（二）低空无人机在河道管理中的应用方式
要实现无人机实时监控，就需要在无人机巡视范围内建立无人机中继站点。从无人机的功能上，可以分为系统采用一机多站架构，无人机与信号状态最优的通信节点建立连接，进行双向实时通信，无人机将视频流和系统遥测信息发送至建立连接的通信节点，通信节点将此信息通过水利专网回传至枢纽节点进行显示和保存；枢纽节点生成的遥控指令通过水利专网发送至与无人机建立连接的通信节点，通过通信节点的无线电数据链路发送至无人机。
在使用低空无人机获取到相应的测量结果之后，可以构建起相应的数字高程模型、绘制专门的地形图，及时发现河道的变动情况，处理好河道的非法养殖、非法捕捞以及非法排污等问题，为相关部门的河道整治提供有力的参考依据。一般来说，我们可以将河道管理中所运用的低空无人机大致分为飞行器、控制站以及通讯线路三个部分，飞行器与飞行平台、导航装置、动力系统以及任务装备相连接，控制站主要由显示系统及操作系统共同构成，通讯线路同样由显示系统和操作系统构成。具体来说，首先在整治河道岸线的过程当中，可以通过运用低空无人机技术，实现合乎岸线的优化管理。其次，也可以通过构建起更加直观的河道三维模型，灵活操控无人机获取更加精准可靠的数据信息，探寻有力的测绘形式，在必要的情况下，可以将倾斜摄影技术与低空无人机技术进行有机结合，使所获取到的图片以及相关信息能够更加全面、真实、可靠。
（三）低空无人机在河道管理中的应用过程
实现飞控与监视的步骤是：（1）数据处理中心负责接收到多个远端通信节点的无人机平台的运行数据包，并对接收到的多个通信数据包处理。（2）数据管理中心汇总远端通讯节点的数据并处理后，推送至枢纽节点控制台，由视窗和数据可视化的指控地面站软件呈现。（3）枢纽NVR接收来自各个通信节点编码器的网络视频流，并对各个通信节点视频流流控管理。（4）NVR处理完视频流后将数据推送至枢纽节点控制台，枢纽节点控制台以多路画面呈现实时视频内容，也可以对单一实时视频画面全屏化。（5）一体化展示屏用于查看无人机巡查数据和遥测信息，是无人机巡查信息可视化的展示平台。（6）枢纽节点控制台接收到无人机平台数据，通过地面站指控软件监控无人机平台飞行状态和任务设备状态。并用地面指控软件发送控制指令，使无人机执行飞行任务。（7）枢纽节点控制台接收到实时视频流，通过实时视频画面感知态势。并使用控制台的实体吊舱控制摇杆和实体吊舱功能按键，使无人机执行任务[4]。
三、总结
综上所述，无人机由于具有成本低、精度高、运用灵活等多重优势，不受地理条件等因素的限制，极大地改变了传统人力巡查的模式，提高巡查效率，保障人员工作安全，同时，也是物联网技术在水利行业的成功应用，为河道管理提供一种全新的技术手段，具有推广应用前景。本文中，我们对于低空无人机在河道管理中的应用进行了简要的探讨分析，从长远发展的角度上来看，我们应当积极主动的探寻低空无人机技术应用水平发展的有效路径，实现对于河道情况的全面监测，带动河道管理工作效率的提升，提高河道管理与维护的便捷性，促进河道管理水平的进步。
参考文献：
[1]宋强，王昆仑，黄祚继，等.浅议低空无人机在河道管理中应用研究[J].治淮，2019（5）.
[2]郝长春.浅谈无人机低空摄影在涡河河道带状地形测量中的应用[J].中国高新区，2018（03）：32.
[3]刘纯伟，解世伟，赵国良.浅谈低空无人机在水土保持监测中的应用[J].水能经济，2018，000（005）：P.105-105.
[4]袁绪彪.无人机巡查在淮河河道管理中的作用[J].基层建设，2019，000（018）：