前言 從黃河凌汛說(shuō)起
每年的11月到來(lái)年的3月,是黃河的凌汛期,大量上游而來(lái)的冰塊堵塞河道,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)局部河段水位抬高進(jìn)而造成安全隱患。
2022年年初,正當(dāng)我們?cè)跒閾尣坏奖斩斩鄙匣鸬臅r(shí)候,水利部黃河水利委員會(huì)的專家們也在為上游漂浮而下的這些“冰墩墩”撓頭。
為了對(duì)整個(gè)凌汛河段進(jìn)行高頻次,大范圍,準(zhǔn)確判斷流凌與封河情況,黃委會(huì)無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)小組使用大疆行業(yè)無(wú)人機(jī)M300搭載H20T,P1,L1等負(fù)載對(duì)凌汛河段進(jìn)行了持續(xù)監(jiān)控,使用的手段包括全景圖制作:
經(jīng)緯M300 提供的流凌情況全景圖
激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析(通過(guò)點(diǎn)云模型測(cè)算出冰堆出水面高度、岸邊距、路橋距等信息,及時(shí)預(yù)測(cè)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
高精度正射影像進(jìn)行寬度、面積測(cè)算:
大疆智圖快速測(cè)量黃河首封河段封凍長(zhǎng)度,冰凌與岸邊距離
除此之外,還首次在夜間利用激光雷達(dá)對(duì)黃河進(jìn)行夜間數(shù)據(jù)采集:
夜晚采集封凍河段堆冰激光雷達(dá)數(shù)據(jù)
***終此次凌期有驚無(wú)險(xiǎn),防凌工作圓滿成功。
其實(shí),通過(guò)幾年的積累,大疆行業(yè)產(chǎn)品在水利領(lǐng)域的應(yīng)用早已非常廣泛,搞測(cè)繪,查排污,看圖斑,抓盜捕等。凡是有水域巡查需求的行業(yè),如環(huán)保、航運(yùn)、海事等,也都發(fā)現(xiàn)用無(wú)人機(jī)相比傳統(tǒng)開(kāi)船巡查確實(shí)高效很多,在“95加滿直接破產(chǎn)”的今天,每年省下的燃油費(fèi)就夠買幾套無(wú)人機(jī)了。
就在這次防凌后的一個(gè)月,大疆的研發(fā)們又給我們掏出了全新的行業(yè)解決方案,不僅有新的飛機(jī)和負(fù)載,還有全新云平臺(tái)和大家盼了很久的機(jī)場(chǎng),而且每個(gè)都是“王炸”級(jí)的產(chǎn)品。
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的測(cè)試和實(shí)踐,我們發(fā)現(xiàn)這套方案解決了很多行業(yè)痛點(diǎn),極大提升了現(xiàn)有工作的效率,而且上手難度不高。下面我們從水政執(zhí)法和圖斑復(fù)合個(gè)場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行描述。
一、水政執(zhí)法
水政執(zhí)法部門河道巡察的對(duì)象有排污口、施工工地、垃圾堆放、非法采砂、非法建筑、非法捕撈等。
人均巡察監(jiān)管的面積非常廣,一個(gè)月曬黑幾個(gè)色號(hào)不說(shuō),還有一定危險(xiǎn)性,工作非常辛苦。
用無(wú)人機(jī)進(jìn)行河道巡查的典型工作流如下:
1. 通過(guò)司空2在線建模功能,獲得河道的高清地圖,覆蓋衛(wèi)星圖,并對(duì)要點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注;
2. 設(shè)定航線任務(wù),沿河道自動(dòng)飛行和拍照,打點(diǎn)標(biāo)識(shí)關(guān)鍵點(diǎn)信息,記錄疑似排污、違建等信息;
航線規(guī)劃
3. 巡查完后在“一張圖”上顯示拍照信息,在媒體庫(kù)中隨時(shí)查看照片和視頻。
巡查數(shù)據(jù)在線查看
4. 利用紅外熱成像功能對(duì)夜間偷排和采砂等違法行為進(jìn)行隱蔽偵查。
夜間排污
說(shuō)到夜間作業(yè),就不得不提禪思家族新成員——H20N
H20N: 我紅外八倍鏡加星光夜視儀,沒(méi)有人比我更懂夜的黑
可在夜間識(shí)別違法船只的船號(hào)或車輛車牌號(hào),進(jìn)行有效的取證工作。
H20N暗夜偵查效果
另一個(gè)水政執(zhí)法的重要領(lǐng)域就是禁漁了。
因?yàn)檫^(guò)去幾十年的過(guò)度捕撈,以及“電毒炸”,“絕戶網(wǎng)”這類竭澤而漁的違法生產(chǎn)方式,致使我國(guó)的野生漁業(yè)資源大幅下降,長(zhǎng)江流域一度幾乎無(wú)魚可捕。
從2021年1月1日開(kāi)始,《長(zhǎng)江十年禁漁計(jì)劃》計(jì)劃開(kāi)始實(shí)行,在長(zhǎng)江流域1江2湖7河全面禁止生產(chǎn)性捕撈。涉及青海、四川、西藏、云南、貴州、重慶、陜西、湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、上海13個(gè)省、市、自治區(qū)。目標(biāo)是達(dá)到“四清四無(wú)”。全國(guó)其他地區(qū)也加大了禁漁期執(zhí)法力度,對(duì)掠奪式捕撈重拳出擊。
長(zhǎng)江禁漁流域
非法捕撈現(xiàn)象在長(zhǎng)江流域呈多點(diǎn)分布態(tài)勢(shì)。為規(guī)避查處打擊,不法分子多在夜間作案,捕撈地點(diǎn)大多選擇在偏遠(yuǎn)區(qū)域,使用“三無(wú)船舶”、簡(jiǎn)易木筏,這給打擊非法捕撈違法犯罪工作帶來(lái)了挑戰(zhàn)。
但魔高一尺道高一丈,大疆行業(yè)無(wú)人機(jī)從根本上解決了“看不清”、“抓不住”的困難,對(duì)心存僥幸和執(zhí)法人員打“游擊戰(zhàn)”的違法人員形成強(qiáng)大且常態(tài)的震懾。
在實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用中,禁漁工作者總結(jié)出以下工作方式:
1. 手動(dòng)高空巡查,發(fā)現(xiàn)捕撈作業(yè)船只,使用跟蹤功能鎖定船只,記錄漁具和漁獲等證據(jù),記錄停泊地點(diǎn)位置;
2. 發(fā)現(xiàn)釣魚行為可進(jìn)行高倍變焦后確認(rèn)魚竿數(shù)量,以及有無(wú)漁網(wǎng)地籠等違法漁具;
手動(dòng)巡查航線
無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程取證效果
3. 也可通過(guò)司空2規(guī)劃航線,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化巡邏,在河湖港汊等復(fù)雜水域有更高的效率,夜間使用紅外熱成像功能,發(fā)現(xiàn)有捕撈嫌疑的目標(biāo),暫停任務(wù)并手動(dòng)接管,通過(guò)激光打點(diǎn)功能標(biāo)記三維坐標(biāo),將位置同步給地面團(tuán)隊(duì)進(jìn)行執(zhí)法。
通過(guò)司空2將目標(biāo)信息同步給地面終端
4. 對(duì)于基層普法工作困難的情況,普法人員也使用搭載喊話器的M300 RTK無(wú)人機(jī)進(jìn)行常態(tài)化法制宣傳。
這里也要給熱衷釣魚的朋友們提個(gè)醒,自然保護(hù)區(qū)內(nèi)禁止垂釣,在公共水域釣魚時(shí),只帶一鉤一竿,不要使用地籠漁網(wǎng),文明垂釣。如果在禁漁期違反了以上規(guī)定,可能會(huì)面臨嚴(yán)厲處罰。
二、圖斑復(fù)合
圖斑復(fù)合是水土保持工作中的一項(xiàng)重要任務(wù),水利部通過(guò)查看衛(wèi)星圖,發(fā)現(xiàn)疑似擾動(dòng)圖斑,下發(fā)到水行政主管部門,完成現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核工作,按要求采集圖斑的影像數(shù)據(jù)。
在地形復(fù)雜區(qū)域,人力很難采集數(shù)據(jù),有時(shí)一處圖斑采集甚至需要多個(gè)人天,耗時(shí)耗力。
這時(shí)M30便攜性高,功能強(qiáng)大的作用就體現(xiàn)出來(lái)了,可以裝在背包里,便于野外攜行。
全套裝備重量在10KG左右(3組電池),背起來(lái)雖然也不算輕,但看了一眼旁邊兩人抬的固定翼的大箱子,心理瞬間平衡。
大疆這次在圖傳上也做了升級(jí),M30上配備了更快、更遠(yuǎn)、更強(qiáng)的O3的圖傳,不僅增加天線數(shù)量,提升圖傳算法,還加入了自研的4G收發(fā)模塊,在圖傳斷了以后還能用4G做備份鏈路。使我們可以不帶著飛機(jī)翻山越嶺。
增加的遙控器天線和無(wú)人機(jī)機(jī)腹天線,解決了過(guò)去的信號(hào)盲區(qū)問(wèn)題
功能強(qiáng)大的飛機(jī),再加上這個(gè)1200尼特防水的帶物理按鍵的7寸大屏遙控器,真是兩件快樂(lè)事情重合在一起了。
在查圖斑的任務(wù)中,司空2可以先根據(jù)圖斑大致經(jīng)緯度在地圖上標(biāo)定位置,飛手可以遠(yuǎn)距離直接飛向目標(biāo)點(diǎn)。
到了之后拍攝并上傳全景圖,在線查看圖斑位置。
在線查看全景圖
如果要進(jìn)行圖斑的面積、體積測(cè)量,那就要涉及到測(cè)繪應(yīng)用了。眾所周知,傳統(tǒng)測(cè)繪工作者的工作吧,不能說(shuō)很苦,但確實(shí)是有點(diǎn)不太輕松。
而無(wú)人機(jī)測(cè)繪解決方案,是測(cè)繪行業(yè)字面意義上的“升維”,通過(guò)無(wú)人機(jī)三維航拍,取代了扛著全站儀坐11路。
雖然M30系列無(wú)人機(jī)的定位不是專業(yè)測(cè)繪,無(wú)法和精靈4RTK,M300 RTK比較測(cè)繪精度,但依然能夠達(dá)到免相控亞米級(jí),可以解決一些測(cè)繪場(chǎng)景的問(wèn)題。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了M30的測(cè)繪精度,飛行高度100米,GSD 3.56cm,航向/旁向重疊均90%,速度7m/s,免像控誤差如下:
可以適用于圖斑分析、河道建模等對(duì)精度要求不是那么高的場(chǎng)景,下面以圖斑測(cè)量為例介紹主要操作流程:
1. 選擇M30廣角鏡頭,點(diǎn)選數(shù)據(jù)采集區(qū)域,高度模式“相對(duì)起飛點(diǎn)”,根據(jù)分辨率要求(GSD),設(shè)置飛行高度,設(shè)置飛行高度后GSD會(huì)自動(dòng)計(jì)算數(shù)值,可進(jìn)行參考修改高度;
2. 選擇M30廣角鏡頭,點(diǎn)選數(shù)據(jù)采集區(qū)域,高度模式“相對(duì)起飛點(diǎn)”,根據(jù)分辨率要求(GSD),設(shè)置飛行高度,設(shè)置飛行高度后GSD會(huì)自動(dòng)計(jì)算數(shù)值,可進(jìn)行參考修改高度;
3.新建任務(wù)->可見(jiàn)光,命名任務(wù)名稱
5. 等待模型重建完成,標(biāo)注測(cè)量,可以通過(guò)上方的快捷鍵按鈕或右下方“標(biāo)注與測(cè)量”菜單入口。
6. 選擇測(cè)量面積,在二維模型上鼠標(biāo)“左鍵”可點(diǎn)擊不同位置,構(gòu)成閉合區(qū)域,再點(diǎn)擊“右鍵”,即可自動(dòng)完成面積測(cè)量計(jì)算。
更多詳細(xì)操作內(nèi)容,可見(jiàn)官網(wǎng)大疆智圖Terra用戶手冊(cè)。
通過(guò)以上介紹,想必大家對(duì)于無(wú)人機(jī)在水利行業(yè)的應(yīng)用有了初步的了解,目前大疆智圖和大疆司空2均可免費(fèi)申請(qǐng)?jiān)囉?,有需求的朋友們可以嘗試用起來(lái)。
當(dāng)然,水利及相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用還不止于此,洪澇防治、水庫(kù)和水利基礎(chǔ)設(shè)施的巡檢,都可以借助無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)治標(biāo)治本的工作方法升級(jí),多快好省地解決更多行業(yè)痛點(diǎn)。