周亚平:黄河水利如何利用航测无人机?

3sNews2016-06-16 15:18:17

摘要: 黄河设计公司测绘信息工程院副总工程师周亚平发表精彩演讲。

  6月15日,由泰伯主办,以“无处不在的地理信息”为主题的全球地理信息开发者大会2016(World Geospatial Developers Conference 2016,以下简称为“WGDC 2016”)在北京国家会议中心盛大开幕。

  6月16日,测绘无人机高峰论坛隆重开幕。数十位无人机领域的专家亲临现场,共商无人机产业大计。

周亚平:黄河水利如何利用航测无人机?

  会上,黄河设计公司测绘信息工程院副总工程师周亚平发表了以“黄河水利如何利用航测无人机”为主题的精彩演讲。以下是演讲实录(未经本人核实)。

  周亚平:把我们单位简单介绍一下,黄河勘测规划设计有限公司是隶属于水利部黄河水利委员会,前身是黄河水利委员会勘测规划设计研究院。主要业务是做水利方面的勘测规划,最主要资质是工程设计综合类甲级,工程勘察综合甲级。我们公司下面测绘院也是一个比较老牌的甲级单位,宣传的时候成立1933年,比我们公司早一些,公司是1956年成立的。

  今天我和大家分享主要是在我们工作当中利用无人机的一些情况完成的一些项目,在这些项目作业当中遇到的一些情况,来在这里边做一个介绍,也希望研发单位跟开发者能够帮助我们把这些问题给解决了,这是来到这个大会的一个目的。

  我主要是讲四个方面,第一个简要介绍一下摄影测量和水利建设,第二个无人机摄影测量,我们应用无人机摄影测量做一些什么事儿,第三个是我们完成的一些主要项目,每个项目的完成情况和遇到的一些问题,介绍一下。把我们思考的一些问题,遇到的一些问题在这边介绍一下。

  第一个咱们的水利测绘,也就是从水利规划一直到施工整个的提供一个基础服务的工作,水利规划又牵扯到流域规划和水利工程规划,这两个方面都要有测绘的参与。水利工程包括范围比较大,有大型的水利工程,比如说三峡水库,小浪底水库牵扯到面积比较大。也有小的,很小的一个小型水库,一个饮水工程,这样有比较小的测绘范围。这样子的话,对我们测绘工作其实在水利行业,牵扯到我们测绘所有细分专业种类都有。在我们范围里面主要做这些工作,第一个整个流域的基准,平面基准,高层基准,我们已经做了几年了,现在没有全流域做完。因为国家有国家的基准,黄河上从解放前开始用,比如说大古高长,一直不统一,近年来黄河下游已经统一了,现在我们要推算到全流域都有统一,从各个水利站的基准到全流程的统一。在设计阶段主要是要做大比例地形图,以及他们要搞水利计算,用来计算回水什么的,施工阶段主要是建立控制网,放压,以及施工测量。水利测量,大地测量,空气测量,摄影测量,地形测量,各个方面都要用到。

  摄影测量其实在几个阶段和刚才也都介绍的差不多,规划阶段利用摄影测量进行中小比例尺的测绘,施工测量由于轻小型无人机以及这些应用外部变形测量也有应用。现在的无人机测量主要是运用于设计阶段和施工阶段,规划阶段因为有效性比例尺作业的时候都是用大型的航飞来作业,从进度、工作的难易程度还是好一些。无人机之所以发展的这么迅速主要就是因为无人机它的一些特点,费用比较小,携带比较方便,受天气影响比较小,现在无人机在测绘领域做的是比较多的。我们进入无人机领域相对来说比较晚的,比上午常委的高院长他介绍的,他比我们还早一些。

  我们现在应用主要是一个油动的固定翼的无人机,就是整体重量十几公斤的那一款。主要是用到我们中小型水利坝址区的测绘,调水工程,防洪工程,这些面积不是太大,在这些测绘任务里边运用的无人机相对来说比较多。

  首先介绍的是水库坝址区的测量,我总共选择了四个,前三个相当于我们出了一次工,每次区域都是比较小,我们到地方摄影,到下一个工地相当于出一次工,把这三个坝址区做下来。第一个是玛莲河水库坝址区,要求进行1比2000比例尺的测绘,因为这两个区域都是不大,对于我们油动无人机一个架次可以完成,我们是整体两块一个架次拐着飞就飞完了。地处黄土高原,沟地下就是黄河,这个沟差不是很大,测绘难度不是很大,这个地方我们到了现场以后跑了很多地方这个起降场地很难找,我们跑了两天最后只是选择一个20公里以外的一个地方作为一个起飞场地。因为油动无人机为了安全起见,最好找滑跑起飞的方式相对来说安全一些。

  所以这样的话我们的第一个架次测绘面积不大,整体来说基本上飞了一百多公里,因为从我起降场地到测绘上空来回有五十公里,这是这个测区的一个基本情况。最后测绘的成果满足咱们1比2000图的精度是没有问题的,这是这个坝址的情况。

  下一个是在黄河高原上,这个地方我们设计部门是要求1比1000的地形图,这个面积也是不大,这个测区给我们划的范围坝址在山最高最陡这个地方。我们到现场一看感觉到相同点不能难以布设,飞机飞以前布地标,这边相对来说比较平一些,北部是高山进不去,这样的话我们作为航线设计的时候尽量飞的多一些,飞的程度范围要大,往北跨到沟里边,布置到比较平坦的山沟里边。我们摄影的时候也是一个架次做完,航高是710米,我们焦距是35毫米,保证最优点的分辨率大于10公分。为了保证精度,在其他地方我们测的是比较密一些,能跑过去的,后续作业容易一些,比较容易找到地标点。

  那么也是一个高原上的,要求北边是坝址区,是一个库区,要求的程度比不一样,一个架次一个比例尺完了,后续做图的时候不是一个比例尺。这两个困难的地方是,这两个飞机油动飞机到高原上需要调发动机的转速的时候比较困难一些,和平原上调的不一样,调差一点就差很多。再一个就是这个测区,你看到坝址区,北边这一块山特别高,无人机飞的时候还要有一个安全的高度立在山头有一个一百米左右的空间,最低的分辨率布比较难以保证,这是我们遇到的一些问题。我们做像控连的时候打了一些散点,控制它的震动。

  下一个是比刚才那个面积稍微大一些,也是两种比例尺的地理图,要求坝址区1:5000地形图,正常是达不到这个精度。下面比较平,我们基于比较平的地方外延式测了,而且两边的山用经纬仪打了一些点,整体精度能保证后续需要。这个地方也是像控点特别难以布设,原有一个水库要二次改建进不去有点困难。

  再一个是饮水工程,这是做科研的,要求是1:5000的地形图,施工设计也是我们单位做,我们直接给按照1:2000的要求飞下来,先成5000的,后续作业的时候根据要求我们重新采集一个一次2000的图。前期的工作按照2000的工作来做,摄影和布控,一个是气候影响,地处于四川每天到现场以后,两边的云在半山腰,每天的天气是特别急人。总共飞下来待了二十天的时间才把这个任务飞下来。这是条件比较极端的一些地区,这一个测区为贵州也是成立一个供水图,成图面积不大,现状拐弯比较多,要求北边成1000的图,其他的成2000图。按照现在的无人机无法保证按照2000图,飞机的比较大,带了很多锻炼来控制后续作业的精度。

  这个项目是一个防洪工程中间是一个要建的一个机场,要做一个防洪的设施,对于我们测绘来说是那么多沟沟岔岔,飞行没问题,常年风比较大,受这个影响比较大,对我们后续作业精度造成了一些影响。

  再一个水情督察项目,这个项目比较特殊一些不是要求测图,做一个正社影像图,要求1:500这个地方比较特殊,空域协调费了很大劲,两个月才拿下来,像控点是在沙漠地区比较难弄。

  简单总结一下,我们无人机测量在现状中带状图比较多,摄影面积大大大于称土面积,测区抵触深山,沙漠极端区域,一个飞行困难,象控困难。现在主要是油动固定翼无人机飞行效率不错,操控相对来说比较麻烦一些。我们规划设计专业,他们每天催着我们测提交成果,我们水利专业对于高程精度要求比较严格,我们实际作业过程中对于我们刚才介绍的存在一些缺陷和不足的地方,采用外业测量方法补救。

  起降场地问题,扩大范围寻找适合的起降场地,确实朝不到场地,采用弹射起飞和伞降。

  我们降落的时候也需要了一些状况,但还是把活干起来了。场地不好找,优势需要和地方协商,弹射起降对飞机有损害。要解决的问题,一个是操控人员操控技术,再一个是我们也在考虑采用其他的无人机,在座一些研发单位,如果能给我们提供一个更适合的无人机帮助我们解决问题更好。

  分辨率难保证问题,低海拔区域实测断面,散点补救,相机多次鉴定。

  摄影有足够的航向,旁向重叠,外业增加像控点密度,采用配备处理强的后处理软件。增加外业工作量,我们也是了解一些新型无人机技术,有的他们可以跟地形自适应的一个航高,这样的无人机达到一个什么程度,我们需要进一步了解。轻小型无人机在山谷里面飞,受到气流的影响飞到什么程度,我们需要进一步了解。

  像控测量问题,摄影前布设地表,人员能够到达的地方尽量布测像控点,无明显地物点时测量高程点控制住高程。

  我们刚才是介绍遇到的一些问题,我们需要考虑一些新型的无人机。现在是轻小型电动无人机比较吸引我们,还有一个原因是我们马上有一个国外的项目,轻小型无人机随身携带比较容易一点,到非洲去,走物流什么的都不方便,行李到非洲容易丢。我们的轻巧型无人机抗风能力怎样?加载记载GNSS后差分模块能够省去多少像控点?希望在这个大会上让我们了解更多东西,助力我们水利测绘事业向前发展,共同推动无人机在我们国家达到更大的发展,谢谢。

[责任编辑:龙薇]
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