1.云南省水利水电勘测设计院 昆明 650043；
2.云南省测绘工程院 昆明 650033；
摘要：本文简要介绍了无人机技术及云南水利的现状，从测绘专业市场及非专业市场两方面来阐述无人机航测技术在云南水利行业的应用，分析目前应用中所遇到的问题，得出相应的结论及建议。
关键词：无人机技术；水利；应用；问题；对策及建议
1 无人机技术的简介
无人机遥感是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术，快速获取国土、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。该技术具有自动化、智能化、专用化等特点。通过更换搭载在无人机上的遥感传感器，可以针对不同项目需求获取相应数据。目前，无人机遥感技术涉及土地利用监测、水利、电力、突发事件调查等多领域的应用。
2 水利行业的现状
云南境内河流众多，径流面积在100平方公里以上的河流有908条，分属长江、珠江、红河、澜沧江、怒江和伊洛瓦底江六大水系，其中珠江、红河发源于云南省境内，红河、澜沧江、怒江、伊洛瓦底江为国际河流。云南水资源总量丰沛但开发利用的难度大、成本高、边际效益低。云南自古就是一个“无灾不成年”的省份，无雨就旱、有雨则涝，水旱灾害常常交替发生，久旱之后突然发生大洪水，旱涝急转、涝中有旱相互交替的情况较为突出，且灾害频率高、灾害强度大、持续时间长、受灾范围广、损失程度深，防汛抗旱救灾形势非常严峻。云南水生态环境脆弱，水环境承载能力低，防污治污任务重。云南的水利工作具有任务繁重，水利工程条件艰苦，任务急等特点。
3 无人机技术在云南水利中的应用
无人机在水利中的应用主要有以下两个方面：
3.1 测绘专业市场方面
3.1.1 渠道及管线的带状地形图测绘
由于云南水利的现状及特点，云南水利工程中渠道及管线的工程特别多，设计要求测绘专业都必须测绘带状地形图。云南省地形条件复杂，测绘带状地形图，运用RTK技术或者常规的仪器作业，战线长、效率低，还大大的增加了工作的成本。如果利用无人机航测技术的话，无人机可以根据使用者提供的路线飞行，利用相关软件我们可以快速的绘制出带状地形图及纵横断面数据，不仅缩短了外业工期还减少了很多对于食宿和人工的成本，更重要的是在云南省这种地形复杂的地区，无人机的使用还规避了很多不必要的人员危险。
3.1.2 1：2000比例尺地形图航测
大型水利工程在规划设计中通常需要测绘大面积的1：2000的地形图。航空摄影测量地形图可以保证1：2000的精度，但大飞机飞行成本高昂，受天气及飞行条件的影响很大，对云南“东边太阳西边雨”这样独特气候，有时苦等一两个月也未必能让大飞机上空。低空无人机就可以充分的发挥其机动性强、灵活、受天气影响比大飞机小的特点，挑选合适的时段快速的完成航拍的任务，而且还能大大的节约了成本。
3.1.3 4D产品的生产
常规水利测绘提供的产品只有线划图及一些施工控制网的成果，产品单一，产品的附加值低。随着国家提出加快水利数字信息化建设，单一DLG产品已经不能满足信息化水利的发展。DOM、DLG、DEM及DRG产品才能适应水利工程三维建模的需求，才能直观表达水利工程项目，为相关部门设计决策提供依据。无人机航测技术能快速的获取影像并生产4D产品，为数字水利的推进提供坚实的基础。
3.1.4 淹没调查
水利工程淹没区实物指标调查及移民的工作一直以来都是相关单位最头疼的工作。基础资料现势性差，不准确给调查工作带来极大的不便。常规的方法进行调查需要大量的技术人员配合才能完成，而且效率低下。采用无人机航测技术对淹没区进行DOM的生产并制作调查工作底图，不仅能提供了现势强的影像资料，并将大大提供工作效率，降低调查成本及调查人员的劳动强度。
3.1.5 水土保持监测
传统的水土保持监测以地面观测（利用布设的监测土建设施）和调查巡查为主，需要对整个项目区进行实地踏勘，在对大面积或线型工程监测时，外业工作量非常大，尤其是一些监测人员及车辆无法或难以到达的区域，就无法获取直观数据。采用无人机航拍技术，能迅速的获得项目区更真实，更直观的影像数据，能准确的反应水土流失状况、强度及分布情况，这对于建立水土流失本底数据库，确定土壤侵蚀类型、强度、程度以及地形、植被、管理措施等土壤侵蚀因子的属性，为利用GIS分析工程的水土流失奠定了基础。该方法还大大的节约了成本，降低了野外作业人员的危险。
3.1.6 地质灾害快速三维建模
云南泥石流、山洪等灾害频发，利用无人机航测技术快速的获取地质灾区的地形数据，在短时间内进行处理获得点云数据进行三维建模，能为联合指挥救灾机构进行决策提供直观可靠的依据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在“8.3”云南鲁甸地震中，武警黄金部队就成功地运用了无人机快速建模技术在龙头山镇的地质灾害救援中，在第一时间内实现了地质灾害的三维可视化，为救灾工作提供了重要的依据和保障作用。
3.1.7 山洪灾害调查提供遥感数据
利用无人机航怕技术能快速的获取各流域的高清的影像，高精度的DEM、快速的提取河道断面、居民地及地表植被及土地利用分类的信息，精度完成能够满足山洪灾害评价的的工作要求，也大大提高了山洪预报的精度。
3.2 非测绘专业市场方面
3.2.1 环保部门的环境状况监测
云南省作为大开发起步晚的省份，越来越重视环境保护，但环境维护是一项长期的任务，常常发生污染企业、污染源死灰复燃的情况，利用人力去逐项治理，极大的挥霍人力和物力，而利用无人机进行航空遥感监测（数码相机、红外），可以方便地对广阔的地区进行监控，可实时获取数据与证据，获得污染的最新情况。
3.2.2 地质勘测
无人机遥感技术不仅能为地形地质测绘提供广阔的应用空间，还可以利用航空遥感（光电、雷达）获取光谱数据，如果搭载地质探测雷达和高光谱分析遥感装备，对矿产分布与资源调查会起到非常重要的作用。
3.2.3 国家应急部门的应急救灾管理
从2008年的无人机应用来看，国家应急管理部门采用无人机来进行各种灾害预告、灾害监测、灾区信息通讯等应用比载人飞机更有效率，而且不存在人员安全风险，数据量大，还可以完成很多异常规飞行科目，实时传送信息和数据。由于云南省雨量较大，省内大小洪涝灾害时有发生，而云南地形复杂多变，实地考察洪涝灾情不仅十分危险困难而且效率十分低下，利用载人飞机考察成本高居不下的同时还容易受到天气的影响，无人机采用低空飞行不受天气影响而且可以准确考察灾情，即使遇到环境恶劣的区域也不会造成人员伤亡。
3.2.4 林业森林监视
云南省林业资源非常丰盛，全省森林覆盖率接近50%，其中包括很多种国家级稀有的树种。利用人工来进行森林检测和巡视，时间长任务重，时常因职员不足，导致不能及时反应林业资源的动态变更。如果利用无人机完成巡查与检测，不仅可以大大节俭人力资源，还可以减少成本，更能及时发现林业变化。
3.2.5 科学考核
科学考察与探测大部分是在较为恶劣的环境中进行，为获取空中数据、探测周边区域情况，使用载人机风险比较大，大型设备又昂贵而且范围有限，因此长航时、风险低、成本低、飞行区域广的无人机是最佳的选择。
4 无人机在水利应用中存在的问题
无人机在云南水利中的应用起步于最近两年，技术应用还不够成熟，水平比较低，相对国土领域，至少落后了3-5年。在飞行安全方面，特别对于云南这样气候多变，地形条件复杂的地方，寻找安全合适的起飞降落点也是尤为困难，弹射起飞的无人机又难于保证降落的安全。目前，由于无人机飞控的经验尚浅，无人机安全飞行还不能得到有效保证。现在的飞行经常出现90%时间在修飞机等天气的情况。在测绘专业市场方面，无人机航测技术在关键控制环节还缺少足够的经验，在质量控制方面不成熟，对云南高原复杂的地形条件，难于保证地形图高程的精度。在4d产品生产、水土保持监测、地质灾害快速建模及山洪灾害评价调查方面，无人机应用也只是停留在白纸上，在云南省，目前尚无应用，在其他的省份已经相继在开展应用，例如浙江省水电设计院于2014年将无人机航拍技术成功地应用与某电厂的水土保持监测的项目上。在非测绘市场方面，测绘局在应急抢险方面已经发挥了举足轻重的重要，其他行业尚在实验阶段。总之，无人机航拍技术在水利行业的应用目前比较少，问题较多。
5 对策及建议
对于云南水利工程的现状，无人机航测技术未来是大有可为的，但目前存在应用范围小，安全问题多，质量难于保证等诸多难题。针对我省无人机应用情况，结合以上的分析提出本人的几点看法：
1、无人机航测技术的应用推广离不开领导的支持。目前，十二五规划已经明确把无人机航测技术写入国家应急保障体系建设中，力推无人机航测技术的应用。
2、无人机航测技术的安全问题是最大的问题，不仅要保证人员、数据的安全，还要保证飞机的安全并降低飞行的成本。只有做到飞前设计，充分的调查和分析地形、气象资料的前提下，设计合理的飞行方案，选择合适的飞行时间才能将飞行的风险将到最低。
3、无人机质量控制是目前应用中的难题。结合本人在无人机航测项目上的经验，提出几点建议（1）严格采用过程（工序）控制的方法，在飞行质量上由内业检查人员检查影像的质量，在空三加密阶段由质检人员检查，在内业绘图阶段采用自检互检，上级部门检查验收的方法控制工序质量，各道工序必须提供合格的成果及相关的含有相关人员签字的检查记录才能转下道工序进行生产，不能应为省事而忽略了过程控制。（2）无人机航测技术中由于其基高比小的先天不足，高程精度控制困难，需要布设较高密度的像控点才能保证高程精度。
参考文献：
[1]王新，陈武，汪荣胜等.浅论低空无人机遥感技术在水利相关域中的应用前景[J].浙江水利科技，2010（6）：27-29
[2]国家测绘地理信息局职业技能鉴定指导中心.测绘管理与法律法规[M].北京：测绘出版社，2012：212-213
论文作者:饶闯江1,段惠明2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/20
标签：无人机论文; 云南论文; 技术论文; 水利论文; 遥感论文; 云南省论文; 地形图论文; 《基层建设》2017年第22期论文;