水上水下一体化测量助力大型水库“全身体检”

水利工程作为国民经济的重要组成部分,其安全性与稳定性关乎国计民生。我国拥有近9万座水库,其中大型水库超过70座,它们承担着防洪、灌溉、发电等多重功能。然而,随着时间的推移,一些大型水库面临着地理信息不准确、库容变化等问题。为了精准评估这些水库的实际状况,采用先进测量技术进行库容方量复检显得尤为重要。

随着科技的进步,无人机和无人船技术被广泛应用于水利工程中,特别是水库地形测量方面。本次项目旨在利用这些先进技术对一个大型水库进行全方位的扫描和分析,确保其运行的安全性和效率。

案例

以湖北省黄冈市红安县凤庄水库测量为例,本项目采用了“水上水下一体化无人测量”方案,结合了华微3号无人测量船、无人机搭激光雷达,实现水下地形与岸上地形的全面测量。

水下地形测量

准备工作:1.控制点校准与验证;2. 测线规划与导航任务点设定;3. 无人船动力与通讯检测。

测线测量:①无人船设定好定位参数和记录参数,引导测船进入需要测量的断面位置,按照0.4厘米的测点间距进行测点定位和测深;②检测线的测量方法及测量精度与主测线相同。要求每一条检查线与主测线的交叉点都进行比较,对无法比较的离散测点,根据绘制的水下等高线进行图解。③内业整理时,根据测深仪测深记录上的模拟记录信号 , 在原始每秒数据中提取特征点三维坐标及水深。

水下地形测量

数据处理:使用华测HydroSurvey导航软件进行单波束测量数据的处理;根据在不同高程下水库的不同面积求出相对应的库容,并得出相应的库容曲线。要绘制库容曲线,需要在不同时间段进行不同库容量的测量计算,统计汇总近几年的库容数据,生成对应水库的库容曲线。采用绘图软件绘制水库库容等高线图。

激光雷达测量:

数据处理:

使用华测CoPre软件,将原始激光数据与照片数据进行融合解算,生成点云数据和DOM正射影像。

DOM制作与成果

使用华测Coprocess软件对测区点云进行地面点分类处理,提取所需地面点数据。基于分类地面点云数据,使用华测点云处理软件coprocess完成DEM制作。、

数据结果

A:激光点云原始数据 B:水下地形原始数据C:数字正射影像

D:机载彩色点云E:数字高程模型F:数字线划图

无人船搭载高精度单波束或多波束测深仪,与无人机搭载的先进激光雷达系统相结合,为三维库容数据的快速采集提供了强有力的技术支持。这种技术组合不仅提升了数据采集的速度,也确保了数据的高精度和高清晰度,使得目标区域的三维形态一目了然。