特邀丨防汛抗洪,无人机“玩”出新花样

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原标题:特邀丨防汛抗洪,无人机“玩”出新花样

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王少海

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中海达无人机首席科学家,无人机行业的资深专家,为推动无人机技术发展和行业应用乐此不疲。

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今年南方大范围强降雨引发各地汛情告急,城市内涝、山体滑坡、人员被困,险情频发。在抗洪救灾一线,我们不仅看到武警、解放军抗洪救灾的场面,也看到了无人机、无人船、卫星遥感等高科技手段救灾的身影。

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在这些高科技装备中,无人机因反应速度快、侦察范围广、风险系数低,且不受地形限制,成为抗洪救灾强大助力。于是,我们看到无人机既可以寻堤查险、空中侦察,又可以测洪水流速,分析水位淹没,也可以抛投物资、应急通信等等。无人机之所以能在抗洪救灾中能做这些事,得益于无人机搭载的不同载荷。下面,我重点围绕测洪水流速、分析水位淹没、抛投物资三个方面来讲述无人机在抗洪救灾中发挥的作用。

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无人机+雷达流速仪,实现精准测流

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洪涝灾害发生后,抗洪救灾指挥部门当务之急是要知道洪水的流速,这样才能知道受灾区域有多大,然后根据受灾区域合理部署救灾人员实施救援。传统测流的方法有两种:一种是浮漂法,即在河里扔一个草垫,通过测草垫漂浮100米的时间,然后算出水的流速,这种方法流速数据准确性差,且操作有风险;另一种是缆道铅鱼测流法,该办法的转子需要定期校准、测流时间长,同时施工成本高。以100米宽河道为例,该办法的施工成本需要200万元左右。

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鉴于传统测流方法的不足,声学多普勒流速剖面仪后被引入到水文部门用于水流测速。然而,当洪水流速大于2m/s时,装载声学多普勒流速剖面仪的船只不易控制,这样会大大影响流速数据准确性。同时,当河道中水质含沙超过5kg/立方米时,声学多普勒流速剖面仪就无法正常工作。

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中海达S100雷达测流系统

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不难发现,无论是传统方法还是声学多普勒流速剖面仪,都属于接触式测流方法,这种方法通常会受制于洪水的影响,不能准确获取流速。而无人机搭载雷达流速仪的非接触式测流方法,不仅可以降低人工测量的危险系数,而且可以提高流速准确度,还可以提高工作效率。以中海达S100雷达测流系统为例,该套系统拥有四大优势:快速非接触精准的提供水流信息,水体流速,同时保证安全;最高50m侦测距离,0.1~15m/s测流范围,±0.02m测流精度;自动采集数据,自动识别水流方向,自动计算流量;全地面站操作,无需操控手手控。基于自身的优势,今年某地区为应对超警戒洪水,当地水文部门使用中海达S100雷达测流系统,快速、安全、高效地完成了洪峰流量的应急监测工作。

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无人机+倾斜摄影测量相机,分析水位淹没

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在连续的强降雨影响下,河道的水位会持续大幅上涨。当河水超过预警线后,各地防汛部门就需要对水位淹没进行分析和预判,以便于提前组织群众撤离。通常防汛部门通过汇总河道两岸的水位计,以及流速仪等设备来分析水位淹没情况,这种做法不仅不直观,也不够精准。

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中海达S100雷达测流系统测某河流流速

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通过无人机搭载倾斜摄影测量相机,获取河道的宽、深,流速,以及两岸房屋等信息后,建立三维数字模型,就能根据不同水位,分析出不同水位淹没的情况。以中海达数据管家水文版为例,在建立三维数字模型后,基于这套软件就能模拟水位上升到不同高度时,水位淹没的效果,方便防汛部门科学防控、精准施策。这种做法在过去是很难实现的,因为不同水位淹没分析的数据量太大了,人工很难算出来。即便算出来,耗费的时间长不说,水位淹没分析的精准度也难以保障。

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无人机+抛投装置,赢取救援时间

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当发生洪涝灾害后,灾区会出现人员受困的情况。受道路受阻或洪水湍急的影响,乘坐救援人员的冲锋舟有时难以到达救援地。为避免错失最佳的救援时间,救援人员通过无人机携带水、食物、药品等应急物资及救援装备,飞手根据无人机实时回传的图像确定投放位置后,通过手持地面站把无人机抛投装置打开,将应急物资及救援装备快速精准投放到被困人员手里,提高其生存概率,为救援争取更多的时间

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随着无人机在抗洪救灾中大显身手,其在水文、水利、应急等领域的普及程度会进一步提高,有助于推动无人机产业发展。同时,无人机在应用中发现自身问题,有助于厂家改造和完善无人机,进而确保无人机在以后的抗洪救灾中发挥出更大的作用。

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▲技术人员操控中海达S100雷达测流系统进行作业

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从在2008年汶川地震中崭露头角,到今年年初硬核抗疫,再到在抗洪救灾中大放光彩,无人机之所以能得到广泛应用,归结于以下几个原因:第一精度上,无人机通过引入RTK技术,精度提升至厘米级;第二可靠性上,通过提升结构、材质、电池等方面生产工艺水平,无人机可靠性得到了大幅提升,让无人机真正用起来;第三起降技术上,通过依托复合翼技术和高精度定位技术的成熟和发展,无人机起降技术变得成熟,其起降不受地形限制;第四操作上,无人机去专业化,操作更加智能和便捷;第五续航上,依托电池技术的发展,无人机续航能力得到大幅提升,让多旋翼和固定翼无人机续航时间都实现了翻倍。

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随着技术的不断成熟,实用性增强,以及成本的下降,无人机的应用领域在未来会不断扩展,尤其会成为水文、水利、应急等领域的常规监测设备。面对无人机未来发展前景,只有你想不到的,没有无人机做不到的。

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编辑/何溪

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张进国
活跃在4 小时前
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