姚倩
连云港市水利规划设计院有限公司 江苏省连云港市 222000
摘要：全球气候的变化不仅严重对我们的生活造成了影响、还给水力资源、水利建设等工作带来了巨大的困难。在这样的背景下，国家对水利行业的重视，给无人机在水利方面的的发展带来了机遇。无人机因体积小、机动性强、具备多种获取低空资源的能力，在水利相关管理上也逐渐得到了发展应用。基于此，本文对无人机低空遥感技术在水利工程应用进行分析，可供参阅。
关键词：无人机；低空遥感技术；水利
1无人机遥感的有关概述
无人机概念最早被英国人提出，最初的无人机是被当做靶机，用于训练防空炮手，主要服务于军事项目，后来随着第二次世界大战战场中高科技武器的不断出现，逐渐用于作战、侦查等目的。1980年前后，随着科技的不断发展升级，无人机技术也在不断的提升，适用范围和使用领域不断延伸。世界各国的无人机型号已经多达数百种，飞行时间从一个小时延长到几个小时、载重量从几斤增加到几百斤，这为无人机执行任务创造了良好的条件。随着社会进程的快速发展与经济建设的需求增加，社会各行各业对于高精度遥感影像与高质量地理信息的现势性要求不断提高。而传统遥感信息的采集方式主要集中于遥感卫星或载人航测飞机，此类遥感信息的获取方式存在成本高、时效性差、灵活度低等不足，相比之下，无人机遥感技术属于低空遥感范畴，其凭借着灵活性高、时间分辨率强、应用周期短、成本低廉与操作简便等优点有效弥补了传统卫星遥感和载人航空遥感的不足。无人机遥感技术主要以获取低空高分辨率遥感数据为应用目标，具体通过将无人飞行器、GPS导航技术、高分辨率的传感器等技术进行集成来建立一种成本低、灵活度高、适用性广的遥感数据获取平台。当前无人机遥感平台凭借实时快速高效地数据获取能力。
2无人机低空遥感的特点
2.1影像分辨率高
无人机低空遥感影像的最大优点是遥感影像空间分辨率高（厘米级）、影像清晰。工业无人机普遍采用索尼、尼康等高精度数码相机，高达4000万像素，可实现定距或定时拍照。所获取影像为真彩色数字影像，成图与实测误差已经满足1：500的地形图测量规范要求。
2.2航摄效率高
无人机航摄可以通过监控平台进行控制，进行针对性航拍，重点获取指定区域数据，针对不合格影像可以现场重新航拍。这类设备体积小，机动灵活，通过地面遥控快速采集影像，不需要专用跑道起降，受天气和空域管制的影响较小。此外无人机还可以抵达载人飞行器无法到达的空域或危险地区。
2.3数据处理速度快
影像数据处理速度快，现势性强。例如某国产软件Pips能实现对航空影像数据以及低空无人机影像数据的快速自动化处理，可完成从空中三角测量到各种比例尺的DEM、DOM、DLG等测绘产品的生产任务。特别是高性能计算机在测绘领域的应用，将数据处理速度显著提升。
3无人机影像处理主要流程
3.1影像预处理与影像重叠度计算
影像预处理主要集中于数码相机镜头非线性畸变的纠正和成像时由于飞行器姿态变化引起的图像旋转和投影变形的纠正。在焦距确定的情况下，镜头畸变属于系统误差，它对每幅图像产生的影响都是相同的，可以用数学公式或模型加以模拟预测，进行统一纠正。但是由于飞行的不稳定造成的图像旋转和投影形变却是每一幅都不一样，需要逐幅进行纠正。影像预处理还要注意落水、补飞、断航线、斜飞等情况。
3.2空中三角测量
空中三角测量的主要目的是为影像纠正、数字高程模型建立和立体采集提供定向成果。空中三角测量是利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和像片外方位元素的测量方法。
在空中三角测量时，匹配是通过坐标系的变换，应用前方后方交会的方法根据特征进行的同名点匹配，需要进行航内航间的匹配，匹配密度较小。空三匹配是为立体测图做准备，匹配完成后，为了获取模型连接点，还需进行提取匹配点（串点）操作。
4无人机低空遥感技术在水利上的应用
4.1防灾减灾的应用
1）定期监测过旧、高危等关键性水利设施。无人机能够穿越高危地带、到达交通不便的地区，全方位监测时间久远的大坝、堤防和水库、堤防险工险段。能够使维修人员及时对水利设备进行维修，减少人为查看的时间、精力。极大方便了水利设备的维修与检测。2）提升预警监测水平。利用航拍正射影像和数字高程模型，生成三维模型，模拟灾害过程及灾后损失，建立相关的减灾救灾预警数据库，有利于提高灾害预警的准确性。例如防洪指挥系统根据假定水位高程，自动生成淹没区并计算统计受灾面积和损失。3）提供客观、及时的灾情信息。根据无人机航测遥感影像，直观获知灾情状况、强度及分布情况，实时传回指挥中心，能够准确给出当时火灾现场的时实情况，避免出现因人为表述而意见不同的决策。能够及时有效制定救灾指挥措施，避免灾害救助的盲目性。4）评估灾害损失、监督灾后重建进展。通过对比灾害前后获取的影像数据，利用无人机遥感技术能够准确对灾害进行评估与判断。遥感影像可以作为灾区灾后重建规划的依据。
4.2水域动态监测的应用
水资源的合理开发利用成为当下工作的重中之重，然而怎样精准的计算出河流流域面积是合理利用水资源的基础，利用无人机技术动态全天候的监测水域就是要将流域内的水利变化情况侦查清楚，通过水域侦查、统计制度，使水域信息为社会提供服务，进一步社会发展的需求。在侦查水域内水资源过程中使用低空无人机遥感技术，可在很大程度上减少人力、物力、财力的投入。同时，根据对水域内监测的实时数据可以实现侦测结果的更新，便于工作人员开展工作，进而建立实时的信息共享平台。
4.3水土保持监测的应用
无人机遥感系统拍摄的高清影像能真实地反映了研究范围内建设期所造成的水土流失状况、强度及分布情况。对崩塌、滑坡及泥石流等进行低空近景摄影测量监测。无人机系统获取的动态视频和静态影像能够帮助了解典型区域水土流失发展趋势、发生特点和现状等。
4.4水利工程建设与管理的应用
1）辅助工程测量。应用于小范围或特定水工建筑物的大比例尺测图，涉及野外作业困难的边远地区和高危地形的小比例尺测图，河道堤防、海塘防浪墙等带状流域和大型水利设施的动态监测项目。2）水利工程环境影响遥感监测。利用无人机低空遥感技术监测水利工程建设过程中引起的土地植被或生态变化、淹没范围、库尾淤积、征地移民调查等内容。无人机获取低潮位的滩涂航测影像，结合已有的历史数据，分析滩涂淤涨趋势，为围垦工作提供技术依据。
4.5其他扩展应用
测区动态视频和静态影像用于项目成果宣传，数字三维模型可绘制等高线、断面图，用于工程土方量、面积计算和洪水淹没区分析等，为洪水风险图编制以及避洪抢险路径分析提供基础支撑。所有数据、影像都能够直接应用于水利信息化的建设。
5结语
总之，随着无人机航摄技术以及相关配套设施采用的技术不断提升，自身能达到的条件和要求也越来越高。无人机由于拥有起降方便，具有低空灵活的飞行方式，而无人机的这些优势正是水利行业实现现代化的发展趋势。在这样的情况下，低空无人机遥感技术在我国水利相关行业中具有非常广阔的发展前景。
参考文献
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