无人机遥感河道监测方案

时间：2022-01-18

一、概述

目前，传统的河道水资源监测主要依据相关部门管理需求和经济允许条件通过布设断面监测站点，依靠地面人工或半自动监测手段获取水资源信息。这种传统的监测方法具有存在监测盲区、检测周期长、耗费人力物力等缺点。

针对这一情况，杭州高谱*的无人机载高光谱成像系统，能够全面、高效地解决水环境监测环节中所遇到的问题，具有*、真实、范围广、时效性强等优点，满足水污染的治理需求，并且可以做到常规巡检和应急监测一体化，提供更高效、便捷的水环境监测方式。

二、系统简介

无人机高光谱监测系统是将高光谱成像仪搭载在无人机上，实现对河道水体的图像及光谱信息采集。高光谱数据具有“图谱合一”的特点，光谱信息可用于分析物质成分和含量，实现对水体污染物和污染程度的快速监测；成像信息可用于对物质成分和含量分析实现精确定位；二者结合可以高效实现较大区域的河道污染分布分析和监测。

图1 无人机高光谱监测系统

我司系统由高光谱相机（HY-1030）、稳定云台、机载数据采集与存储系统、高清相机、机载电源、地面站等组成。支持多载荷同步触发拍照实现高精度高光谱图像拼接、可见光正射影像拼接、三维建模，真正实现一机多用，提高了无人机作业效率。小型地面站设计不仅为定位模块提供RTK功能还实现了载荷远程控制，提升了用户体验。本系统性能优异、集成度高，支持多种应用场景，能够根据应用场合进行定制化开发与升级。具体技术指标如下：

序号	指标	参数	备注
1	光谱相机光谱范围	400-1000nm
2	光谱相机光谱分辨率	优于2.3nm
3	光谱相机空间分辨率	0.9mrad
4	光谱相机空间通道数	480	4像元合并
5	光谱相机光谱通道数	270	4像元合并
6	光谱相机动态范围	12bit
7	光谱相机帧频	80Hz
8	光谱相机视场宽度	21°	35mm焦距镜头
9	光谱相机镜头焦距	16、25、35、75mm	标配35mm，其余选配
10	可见光相机分辨率	1500万像素
11	可见光相机拍摄间隔	2s以上可调	外部触发
12	可见光相机续航时间	**30分钟
13	云台自稳定轴数	2轴
14	云台工作时间	40min
15	GPS定位精度	优于0.3米	RTK
16	POS系统采集模式	同步触发采集
17	地面站控制模式	支持蓝牙远程控制
18	地面站工作距离	半径10km
19	地面站续航时间	12小时
20	GPS模式	支持RTK和PPK

数据可支持反演的水质参数指标如下：

溶解氧含量	高锰酸钾指数	总氮	总磷
氨氮	叶绿素悬浮物浓度	透明度	纹度

三、监测流程

图2 实际监测流程

无人机高光谱系统作业效率较高，根据作业区域和分辨率需求选择合适的飞行参数（高度、速度等），合理规划航迹并设置对应的高光谱相机参数即可进行数据采集。以飞行高度100m为例，其视场覆盖宽度大约35m，飞行速度4.5m/s，作业时需架设标准反射率板以获取太阳光谱分布情况便于后期将数据归一化为反射率数值。

将采集到的高光谱数据经过一系列的数据处理与分析，可以得出不同光谱曲线对应的具体指标数值，结合GPS定位信息可以将水质参数指标分布映射到地图中实现污染物鉴定及其区域定位。

四、应用案例

本套系统于2019年11月*日在江苏省xx市某河道进行飞行检测，如图3所示为本次飞行的航迹规划图，图4为原始数据图，图5为数据处理后水质参数含量图，上图为总磷沿河道的空间分布情况，中图为溶解氧沿河道的分布情况，下图为CODmn 沿河道的分布情况，比例尺如左下角所示。

图3 航迹规划图

图4 原始数据图

图5 水质参数含量图

本次测量选取了航线内某地的水质样本进行化学分析，将其分析结果与高光谱相机数据处理结果进行对比，其对比结果如表1所示，从表中可以看出无人机高光谱系统测量水质具有较高的准确性和精确度。

表1 数据结果对比

水质参数	化学分析结果	光谱数据反演结果	反演精度
Tp	0.16	0.18	87.5%
Tn	3.3	3.8	85%

词条
词条说明
消防无人机系统有何作用？
无人机消防作为一种新型工业技术，已被广泛应用于各种领域，在国内已有不少消防机构使用无人机成功进行过火场侦查监测、抛投救援物资等尝试，效果非常明显。在天津爆炸事故救援中，各部门也曾利用无人机对事故现场进行高空侦查，为救援决策提供了部分的参考依据。现代城市中，高楼大厦不断突破新高度，随之产生了新的火灾隐患，一些火灾发生地点让地面消防系统无可奈何，而无人机灭火系统为高层楼宇灭火提供了解决方案。而中国航天
无人机如何助力道路建设和巡检运维
道路建设不是一个一次性的过程，而是道路维护和维持运营措施的定期跟踪。土木工程师通过具体的行动和方法加强道路的规划建设和改善，建设完成后较大地便利了人们的出行和运输工作，但是生产和维护成本也在增加。无人机凭借其机动性，灵活性，精确、彻底和详细的测量等优点，能够替代人工进行道路建设后期的运维工作。无人机可提供快速的道路测量，精确地测绘、土地测量以及更多的道路管理活动。从航空测量、测绘和数据处理中收集的
无人机察打一体反制系统简述
目前国内主要采用雷达/频谱、光电、大功率干扰等手段。世界范围内在反无人机领域**的公司，无一例外地采用了无线电方式。并且逐渐从无线电破解协议方式迈入无线电AI方式。雷达预警+大功率干扰面临挑战：影响正常无线电和GPS信号、有死角、难以区分敌我；无人机被干扰后行为不可控；地面杂波易引起误报。对低慢小目标有**缺陷，100米以下看不见，低于5m/s的移动物体看不见（如悬停无人机）；反射面太小的物体看
无人机甲烷气体遥测仪如何监测垃圾填埋场甲烷气体**标？
无人机甲烷检测仪的方案背景天然气是重要的生命能源，天然气管道的安全非常重要。燃气管道具有长距离、分布广的特点。它主要铺设在城市的地下，沿途经过河流，沟壑，铁路和高速公路。地形复杂，限制了人工巡检的操作方法，给管线的定期巡检带来不便。对于每个天然气动力生产设施、发电厂和管道维护公司以及天然气供应链上的任何其他公司来说，对潜在危险的气体泄漏进行安全快速的检查是必须的。带有甲烷气体探测器的无人机速度快，