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无人机应用案例 | 上海市青浦区市区管河道信息化巡查

2018-12-29

一、应用场景

上海青浦地处上海市西部,太湖下游,黄浦江上游。境内河道纵横,水网密布,全区共有河流 1936条,长2411.83公里,包括市管河道6条段、区管河道18条段;湖泊23个,面积57.11平方公里,包括市管湖泊2个,区管湖泊14个。河湖总面积124.24平方公里,河面率为18.56%,构成“百湖千河”独特水网特征。

传统河湖巡查存在以下问题:河多人少,传统巡查难以全覆盖;平桥路障多,巡查容易出现盲区;传统巡查有局限,问题发现不全面;人工巡查只能定性,考核难以量化。

而无人机的优势在于巡查覆盖面广,效率高;突破空间束缚,全水域到达;高分辨率影像,使问题无所遁形;信息全面,数据可量化。鉴于以上的无人机优势,2018年初,青浦区河道水闸管理所将无人机遥感技术引入到市区管河湖信息化巡查中。

青浦河湖巡查分为两种,一是按固定频率对市区管河湖进行全覆盖的日常巡查,及时发现问题,并限期整治,二是根据其他渠道获取的信息,针对特定水域进行专门的应急排查,特事特办,使处置更快捷。

针对河湖日常巡查,由于青浦区市区管河湖范围广、跨度大等因素,河闸所选择使用垂直起降固定翼无人机,其具有航程远、航时长、起降方便等特点。

▲垂直起降固定翼无人机

其基本作业流程是在需航摄的河湖区域附近寻找合适的起降点,根据起降点位置规划航线,接着根据天气情况制定航摄计划并申请空域,然后进行航摄作业,获取数据并处理,最后利用自主研发的软件进行遥感信息自动提取。

 

▲垂直起降固定翼作业流程

河湖应急排查是根据卫星遥感、巡查员反映等其他渠道获取的疑似问题信息,针对特定水域进行专门排查。多旋翼和手抛式固定翼无人机则可充分发挥其小范围内灵活机动、快速响应等特点。

 

▲多旋翼无人机

 

▲手抛式固定翼无人机

二、成果与效益

近一年来,河闸所通过无人机巡查已经取得了直观有效的成果。河闸所每月完成一次青浦区市区管河湖全覆盖巡查,巡查结果上传至青浦区河道保洁船只监控系统中。

 

▲青浦区河道保洁船只监控系统

根据获取的无人机遥感影像,研发快速自动提取水生植物算法,并制作水葫芦空间分布专题图。

▲水葫芦空间分布专题图

无人机在日常巡查中,可用于坝基监测,对检测出的坝基在今后的全覆盖巡查中持续跟踪。

 

▲坝基监测

同样在日常巡查中,无人机还可用于堤岸监测,以及后续变化情况的跟踪。如下面是无人机分别在2018年2月3日和6月26日巡查油墩港时拍摄的堤岸情况。

▲同一地点堤岸缺失与后期修复对比图

在日常巡查中,对于排污口的监测也是重要项目之一。2018年2月3日,无人机在日常巡查新谊河时,对编号为QPHXXYH02340的排放口进行了重点监测,发现了油污面积约1500m²。

▲排污口监测

所有排污口的精确位置信息,均已利用北斗定位,在信息化管理平台中做了标识,无人机根据这些定位信息,能够准确地对排污口进行应急监测。

在实时图传方面,河闸所利用无线电及4G网络,可将无人机航拍画面回传至办公室,实现对目标的实时跟踪监控。

▲实时图传与目标跟踪

河闸所的无人机可搭载高光谱成像仪来获取高光谱数据,可用于植被信息提取和水质反演。该高光谱成像仪由中科院上海技物所自主研发,重量1千克,波谱范围:350至1000纳米,波段数:270个。

 

▲高光谱遥感监测

▲中科院上海技物所自主研发的机载高光谱成像仪

三、亮点

河闸所在无人机应用方面的亮点是结合卫星遥感、北斗定位、机器学习等技术,通过信息化管理平台得到全面展现,实现了河湖巡查的空天地一体化。

▲天空地一体化的河湖巡查

经过近一年时间的探索应用,河闸所实现了可见光、高光谱、热红外等多种载荷在无人机上的应用,实现了河湖巡查的定量化、自动化和精细化管理。

来源:上海水务海洋微信公众号

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