水文氣象勘測的主要目的是[1]：評價廠址或者站址是否受河道及坡面洪水影響；線路跨河河段水位分析；微地形、微氣象區(qū)識別等方面。目前主要的方法是根據(jù)已有及測量專業(yè)提供的地形圖信息，結合現(xiàn)場踏勘獲取必要的水文氣象信息服務工程需求。但是目前現(xiàn)有的地形圖普遍版本較早，不能有效的代表當下項目所在地的下墊面及地形信息。并且由于測量專業(yè)測圖工期長、成本高，對于一些新能源項目，項目地范圍較大，給測量及水文氣象勘測造成了很大的困難。因此，在利用新興的無人機技術進行數(shù)據(jù)采集及處理將是今后水文氣象勘測發(fā)展的新趨勢。無人機是無人駕駛飛機的簡稱[2-5]，它操作靈活、成本低、效率高、應用范圍廣。隨著飛控技術及通信技術等的發(fā)展，無人機將實現(xiàn)多功能、高速度、長航時、小體積、全隱身及智能化，將會更好地服務行業(yè)使用。目前國內(nèi)市場上各種用途、各種性能的無人機類型眾多。低空無人機飛行平臺總體上分為固定翼無人機、旋翼無人機(無人直升機)和無人飛艇三種，續(xù)航時間從1h左右延長至數(shù)十個小時，任務荷載從幾公斤達至幾十公斤，已廣泛應用于城市規(guī)劃、工程勘測、資源調(diào)查、環(huán)境保護等諸多領域[6,7]。
1試驗概況
本次研究選取位于陜西省榆林市某一風電廠的第18號風機位，進行無人機實驗。使用的無人機為DJIGSPro，飛行區(qū)域為300m×300m，共獲取441張圖像，相片清晰度較好，選取的相機為FC6310，像幅寬度(pixel)：5472，像幅高度(pixel)：3648，底片寬度(mm)：12.8，焦距(mm)：8.56，飛行高度50m。
2無人機影像處理
本次試驗獲取的示例照片見圖1和圖2，可以看出，照片清晰度較好，植被及車輛清晰可見，能夠很好的反映下墊面地形地貌，植被及基礎設施情況。根據(jù)上述試驗概況數(shù)據(jù)，利用快拼軟件進行拼接，得到影像后進行拼接線處理(拼接線要盡可能繞過房屋，對拼接線落在房屋上進行處理)、數(shù)字高程模型(digitalelevationmodel,DEM)處理(主要是過濾房子，獲得精度較高的高程模型)、數(shù)字正射影像圖(digitalorthophotomap,DOM)處理后(同一地物出現(xiàn)在多張照片上，因拍攝角度問題，可以選擇更清楚效果更好的照片進行替換)。通過上述過程，完成編輯任務，得到修正后的影像圖輸出，見圖3。處理后的圖像除了邊角部分外，中心研究區(qū)域拼接較好，與現(xiàn)實下墊面一致。將處理完成的影像圖導入GlobalMapper后進行處理，進行水文氣象參數(shù)提取。18號風機3D立體位置見圖4。
3無人機影像信息提取
根據(jù)電力水文氣象的勘測要求，水文氣象踏勘工作可以分為兩個方面：定性來說水文氣象勘測需要了解項目所在地的流域信息，根據(jù)項目位置判斷是否要考慮河道沖溝洪水影響，判斷塔基是否受洪水影響，了解河道水工建筑物情況等；定量來說水文氣象勘測則需要有流域特征數(shù)據(jù)、河道斷面數(shù)據(jù)、沖溝數(shù)據(jù)以及塔位處地形信息等。因此，根據(jù)以上要求，對風機影像圖做兩方面的分析。1)定性分析：由圖3和圖4可以看出，風機位于局部最高點，下墊面為黃土，溝壑縱橫，植被較好，山梁上主要為灌木，溝道中黃土裸露，分布有少許樹木，附近沒有河流及水工建筑物。通過處理后的無人機影像，能夠讓我們直觀，整體的了解下墊面情況。2)定量分析：流域及溝道參數(shù)獲�。罕敬畏治鼋柚鶪lobalMapper，以地圖3左上角沖溝為例，提取該區(qū)域的面積、溝長、比降及斷面信息。在GlobalMapper中勾畫沖溝流域面積見圖5，經(jīng)過測量，得到區(qū)域面積為0.012km2；提取沖溝溝長，見圖6。經(jīng)過測量，沖溝溝長為160.00m，根據(jù)提取出的溝長excel數(shù)據(jù)，計算溝道比降為28.77‰。除了提取以上信息，還可以得到任意一處的斷面信息，見圖7。根據(jù)黃線的位置，提取出斷面形狀及基礎數(shù)據(jù)excel，可以用于水文氣象專業(yè)軟件EHP等使用，excel中繪制的斷面圖見圖8。
4討論與結論
通過以上試驗，可以看出通過無人機技術，配合現(xiàn)有的圖像處理技術，可以快速、準確地提取研究區(qū)域下墊面的基礎信息，對一些交通不便、范圍較大、下墊面條件復雜的區(qū)域，無人機技術可以避免因不清楚項目區(qū)下墊面情況而產(chǎn)生的主觀臆斷現(xiàn)象，有利于水文氣象勘測的開展及提高效率。本文將無人機技術與水文氣象勘測相結合，雖然研究所選區(qū)域較小，但在無人機及其相關技術的應用中仍存在以下不足，需后續(xù)做進一步研究：1)風機位置沒有實測的地形圖，通過處理影像后獲取的數(shù)據(jù)沒有與傳統(tǒng)的測量結果進行驗證，不能確定地形參數(shù)精度。2)圖像處理技術及航線規(guī)劃還不夠完善，特別是對研究區(qū)域的邊角，成圖效果不好。因此，在后續(xù)研究中還需擴大研究區(qū)域，進行準確的精度評價，使獲取的數(shù)據(jù)更好地服務于水文氣象勘測工作。
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