无人机用于农田水利方面的研究 6页

无人机在农田水利领域应用无人机因其机动灵活的起降方式、低空循迹的自主飞行方式、快速响应的多数据获取能力，在水利检测、管理等方面具有巨大的应用优势和前景。目前，全国各地已经在水利行业多方面进行应用尝试。我们预测，未来几年无人机技术将在我国及全世界数字水利领域得到迅速而广泛的应用。一、无人机在水利工程中的应用（一）无人机技术在水利工程动态监测及水域环境监测中的应用。监测是无人机在水利方面的应用的重点。无人机能完成水情监测、河道走向、水库监测、洪灾区域检查等，能查看水毁桥梁、淹没区域等情况。无人机可以搭载高分辨率数码相机进行快速测图，也可以搭载视频采集设备，实时的采集并回传即时的影像数据，体现出分辨率高、实效性好等优势，还可以搭载合成孔径雷迗设备，在云雾天气获得高清晰度像。1、水污染监测。2010年8月，位于吉林市永吉县经济开发区的新亚强生物化工有限公司和吉林众鑫n集团库房被冲毁致使库中存放的原料桶和空桶，经温德河进入松花江。吉林环保厅在化工桶冲出的当晚连夜制定了无人机应急监测方案，在松花江哈尔滨段上游的肇源、二松口、朱顺屯三个监测站，将手工监测和自动站监测结合，监测相关数据，使无人机遥感对治理河道安全保障、清污治理提供了有力的决策结果。2、洪涝灾害监测。近几年来无人机多次对洪涝灾害进行了监测，为防汛部门提供了许多有价值的洪涝灾害信息。比如在2012年6月中旬，台湾行政部门利用无人机对灾区进行监视。据当地媒体报道，无人机被派往因暴雨发生洪灾的地区进行灾情监测，并且把实时情况下搜集的资料迅速传往台湾的救援队总部，从而使得有可能对险情恶化地区采取应急措施。3、江湖及河道监测。无人机以及搭载的遥感数据采集、接收和处理等软硬件，通过虚拟现实、地理信息系统、遥感等技术手段的集成应用，可以对湖泊水库，河流河道的有关信息进行快速获取，为水利部门及环保部门提供方便、快捷、多角度的监控信息。4、冰凌应急监测。为了及时、准确地掌握凌情、冰坝位置和轰炸效果，采用无人机进行应急监测，可以为排除凌汛险情提供技术支持。无人机对黄河河道冰凌航拍，具有稳定性好、起降灵活、安全性高、实效性强等优势，同时利用无人机遥感影像进行凌汛险n情调查与堤防病害识别，具有人力成本低，时间快，复查周期短，可以迅速发现或更新凌汛险情及堤防病害的发生、发展和变化情况等优点。如在2011年3月份，无人机在黄河三湖河口至昭君坟河段上空的一次飞行中，获取了数百张高新影像。5、堰塞湖等应急监测。堰塞湖大多发生在交通困难的地区，给人们进行监测带来了许多不便。由于无人机具有机动快速、使用成本低、维护操作简单等技术特点，可对堰塞湖的分布状况与动态变化等情况进行监测，为救援、及时消除隐患提供了第一手的信息和科学决策依据。比如在2008年5月17日，无人机对汶川地震后山体滑坡、崩塌等导致的堰塞湖进行了拍摄。（二）无人机在水利工程测绘中的应用。由于现有的普通航空摄影缺乏激动灵活性，而且难以获取云下图像；卫星遥感受制于时效性不强的影响，分辨率较低，对于水利工程等需要重复测绘或监测的工作，无法满足要求。以无人机作为遥感飞行平台，在机体上荷载数据遥感设备，利用遥感数据处理系统作为技术支撑，融入“3S”技术，可以实时对地或对目标水域进行观测及数据的快速处理。采用无人机技术的测绘遥感系统，具有快速获取高分辨率图像及快速处理的能力，在前期检校及测试后，都可以根据项目需要n获取较大比例尺的航空影像资料，完成数字线规划数字高程模型、数字正射影像图的绘制，为工程建设提供重要的信息。此外，利用无人机遥感图像技术，根据水利工程区域内不同时间段的监测图像进行假彩色合成，能够分析该时间段内水域的淹没范围，能够分析水流移动方向和移动速度，为决策者作提供有效信息；利用红外波段的水体辐射率同其他地物辐射率相比，存在较大差异的特点，针对目前水域，选择合适的红外波段，确定水体的阈值。将红外波段辐射过后阈值在该范围内的定位水体，高出阈值的定义为非水体，根据该原理，可以计算水利工程区域内水位值及水位覆盖面积，便于为工程提供科学参考依据。（三）无人机在防洪抗旱预报与调度中的应用。以多颗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，开展多源水利信息快速获取、处理和融合技术研究。把无人机的应用纳入水利信息化建设的系统中，可以大大提高雨情、水情、旱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，这对制定防洪抗旱调度方案，为决策部门准确决策提供科学依据。（四）无人机在水土保持建设中的应用。由于水利工程规模较大，对水域内水土保持及水土流失情况进行统计，单纯依靠人工处理，无法确保数据的准确n性。可以利用无人机技术调查土壤侵蚀定量来完成水土保持的研究。由于土壤侵蚀原因及过程较为复杂，受到多种自然环境及人为因素影响，根据不同土壤侵蚀类型和影响因子的不同，参考土壤侵蚀房产因子指标，结合遥感技术及常规方法，在GIS中存取、表达和计算，完成土壤侵蚀定量的计算。利用无人机获取的遥感图像，对水土流失情况、现状及发生特点和趋势，进行科学分析并及时制定针对性改善策略，加快水土流失治理，确保水利工程的实际效用。二、无人机在农田水利中的应用分析根据无人机起降方式的动灵活性、低空循迹自主飞行方式等特点，结合农田水利工作实际，我们分析今后无人机可以在农田水利以下方面得到应用。（一）应用于灌区工程应急调查。利用无人机空中飞行的优势，在突发事件和洪水灾害中，特别是在人员无法进入的恶劣条件下，为受灾区域、渠道漏水部位等进行航拍、定损，为救援决策和管理调度快速、准确地提供信息。（二）应用于灌区供水监测。利用无人机直线飞行距离短等优势，在灌区供水期间对供水进度、用水户偷水情况等进行实时监测，还可以对灌溉水质进行监测。n（三）应用于灌区灌溉面积等调查。利用无人机高空飞行的优势通过GPS和软件计算对灌区灌溉面积进行准确调查，确保灌溉面积与收费面积相符，从而进一步明确灌区灌溉范围，准确绘制灌区数字化地（四）应用于灌区工程验收。灌区工程验收往往存在大雨雪过后车辆和人员无法进入的情况，可以利用无人机高空飞行的优势进行航拍和定位。另外，还可以利用无人机对渠道工程的长度进行准确符合。