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大疆無人機(jī)水利應(yīng)用,有力支撐黃河防凌監(jiān)測工作

大疆無人機(jī)水利應(yīng)用,有力支撐黃河防凌監(jiān)測工作
 

受超強(qiáng)冷空氣影響,自2021年11月起,黃河三湖河口至頭道拐河段出現(xiàn)流凌,黃河正式進(jìn)入本年度凌汛期。

 

防汛防凌指揮部發(fā)出防凌工作號(hào)令

 

為落實(shí)黃河等北方河流防凌預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案措施,科學(xué)調(diào)度水工程,精準(zhǔn)控制各河段封開河流量及過程,相關(guān)單位加緊分析研判黃河凌汛形勢,安排部署防凌工作。

 

黃河凌汛期河面流凌

圖:黃河凌汛期河面流凌

 

根據(jù)黃河防凌工作需要,水利部黃河水利委員會(huì)對(duì)防凌重點(diǎn)工作進(jìn)行了周密部署,信息中心積極開展工作,在開展常規(guī)衛(wèi)星遙感防凌監(jiān)測的同時(shí),開展了防凌重點(diǎn)河段無人機(jī)現(xiàn)場監(jiān)測工作。這一舉措進(jìn)一步提高了對(duì)凌汛情勢信息的采集精度和準(zhǔn)確度,為黃河凌汛指揮調(diào)度提供了有力支撐,也為室內(nèi)衛(wèi)星遙感解譯作業(yè)提供了重要的現(xiàn)場一手參考信息,進(jìn)一步提高了作業(yè)精度。

 

流凌面積大,常規(guī)監(jiān)測手段難以高效覆蓋

圖:流凌面積大,常規(guī)監(jiān)測手段難以高效覆蓋

 

凌汛期若河道內(nèi)出現(xiàn)冰塞、冰壩等阻礙水流通暢的情況,則可能會(huì)出現(xiàn)局部河段水位抬高進(jìn)而造成堤防安全隱患和洪災(zāi)威脅。

 

黃河凌汛事關(guān)堤防安全

 

“九曲十八灣”的黃河,流經(jīng)多省,受地理位置和維度差異影響,每一年的11月中旬至次年3月中下旬是黃河的凌期。凌期從流凌開始,流凌密度逐漸加大,發(fā)展至出現(xiàn)岸冰及河段封凍,凌期中間有一個(gè)“穩(wěn)定封河期”凌汛相對(duì)穩(wěn)定。等次年開春,大約在3月初,溫度開始回升后,河面上出現(xiàn)更多的水流串溝,最后逐漸發(fā)展到整個(gè)河道出現(xiàn)全線水流貫通,即開河。

 

河道冰封

圖:部分河道基本封凍

 

在凌期,若上游開河快而下游開得慢,則上游的大量漂浮冰塊容易被水流攜帶著擁堵到下游開河慢的河道,這容易造成冰塞、冰壩而抬高上游水位形成漫灘,進(jìn)而威脅地方安全。

 

防凌監(jiān)測需要獲取防凌河段的流凌、封河、漫灘、串溝(河段冰面中出現(xiàn)的沒有冰蓋的水流)、岸冰、堤防靠流等各種凌汛情勢,并跟蹤凌情的動(dòng)態(tài)發(fā)展變化情況。防凌觀測所獲取的信息是防凌工作調(diào)度的重要依據(jù),空中視角的補(bǔ)充此時(shí)至關(guān)重要。

 

內(nèi)蒙古包頭段流凌密度大

圖:內(nèi)蒙古包頭段流凌密度大

 

無人機(jī)高效信息采集,強(qiáng)力支撐黃河凌汛監(jiān)測

 

首先, 水利部黃河水利委員會(huì)信息中心防凌無人機(jī)遙感監(jiān)測小組,通過搭載高倍率變焦鏡頭的無人機(jī)勘查封河河段。利用高精度、高分辨率影像數(shù)據(jù)準(zhǔn)確判斷流凌與封河情況。在拍攝的圖像上做基礎(chǔ)信息標(biāo)注,可以直觀呈現(xiàn)封河河段情況。利用無人機(jī)拍攝的全景圖,快速打點(diǎn),標(biāo)注關(guān)鍵信息,且提供360度全景圖,為有效判斷上下游、左右岸關(guān)系,水流方向,封河河段情況,有無漫灘等提供關(guān)鍵信息。

大疆經(jīng)緯M300 提供的流凌情況全景圖

圖:經(jīng)緯M300 提供的流凌情況全景圖

 

其次,為把握同河道不同方向的精確溫度變化,制定防凌工作預(yù)案,防凌無人機(jī)監(jiān)測小組利用大疆經(jīng)緯M300搭載禪思P1測繪相機(jī)測量出河道封凍長度、冰凌與岸邊距離等信息,為后續(xù)研判提供基礎(chǔ)且詳細(xì)情報(bào)。

 

再有,為做好夜間凌情監(jiān)測能力,有效監(jiān)測冰凌變化情況,無人機(jī)遙感監(jiān)測小組在夜間使用無人機(jī)搭載禪思L1進(jìn)行激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集。通過點(diǎn)云模型測算出冰堆出水面高度、岸邊距、路橋距等信息,及時(shí)預(yù)測處理凌汛險(xiǎn)情。

 

禪思L1激光雷達(dá)有效分辨河道凌汛情況

圖:禪思L1激光雷達(dá)有效分辨河道凌汛情況

 

無人機(jī)獲取一手凌汛信息,有力支撐防凌指揮調(diào)度

 

12月15日,萬家寨庫尾曹家灣段堆冰形勢發(fā)展快速,有形成擁堵態(tài)勢。12月16日于內(nèi)蒙古包頭段河道出現(xiàn)首次封凍。防凌無人機(jī)遙感監(jiān)測小組立即前往實(shí)地開展凌情查勘和數(shù)據(jù)采集工作,支撐防凌調(diào)度工作。

 

防凌無人機(jī)遙感監(jiān)測小組作業(yè)現(xiàn)場

圖:防凌無人機(jī)遙感監(jiān)測小組作業(yè)現(xiàn)場

 

監(jiān)測小組共查勘河道115公里,主要對(duì)萬家寨庫區(qū)重點(diǎn)區(qū)域封凍、內(nèi)蒙古河段首封情況、重點(diǎn)部位岸冰、重點(diǎn)河段清溝分布、部分河段堆冰情勢與堆冰出水高度等進(jìn)行了查勘和無人機(jī)數(shù)據(jù)采集。并及時(shí)將防凌數(shù)據(jù)傳回后方遙感作業(yè)室,與衛(wèi)星遙感監(jiān)測配合開展監(jiān)測,提高衛(wèi)星遙感凌情監(jiān)測精度,滿足黃河凌情跟蹤監(jiān)測需求。無人機(jī)所采集處理的正射影像也及時(shí)加載到“黃河一張圖”當(dāng)中,為凌情分析與防凌調(diào)度提供了堅(jiān)實(shí)支撐。

 

大疆智圖軟件快速測量封凍長度,冰凌與岸邊距離

圖:大疆智圖軟件快速測量封凍長度,冰凌與岸邊距離

黃河首封河段無人機(jī)高精度正射影像

圖:黃河首封河段無人機(jī)高精度正射影像

夜晚采集封凍河段堆冰激光雷達(dá)數(shù)據(jù)

圖:夜晚采集封凍河段堆冰激光雷達(dá)數(shù)據(jù)

 

在凌情監(jiān)測中,無人機(jī)為水利部黃河水利委員會(huì)提供精準(zhǔn)凌情信息,及時(shí)準(zhǔn)確傳遞凌情變化和工程險(xiǎn)情,為全面掌握凌情發(fā)展趨勢,及早研判防御對(duì)策提供重要支撐。隨著黃河轉(zhuǎn)入開河關(guān)鍵期,黃河防凌汛工作仍需得到持續(xù)關(guān)注重視,開展多河段巡查,加強(qiáng)監(jiān)測被列為重要任務(wù)。


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