华测高精度 GNSS 无人机航测系统在水利项目中的应用

华测高精度GNSS无人机航测系统在水利项目中的应用上海华测导航技术有限公司 1 52.1无人机用于水污染监测 52.2无人机用于洪涝灾害监测 62.3无人机用于江湖及河道监测 62.4无人机用于冰凌应急监测 62.5无人机用于堰塞湖等应急监测 6 73.1项目实施方法 73.2项目取得的成果 84.无人机产品介绍（硬件：P700E） 7.1总则 7.2设备验收 7.3培训 7.4跟踪服务 7.5软件维护与硬件维修 19 1华测是一家专注于国产GNSS研发、生产、销售于一体的高新技术产业集团。公司一直以“振兴中华，测绘天下”为己任，以“创国际领先水平”为目标。集团凭借规范的管理、精湛的技术、高质量的产品和完善的服务，致力于高精度GNSS产品在各领域的应用，为用户提供全球卫星定位系统及相关行业全方位、高技术的系统解决方案。我们的经营宗旨：采用最先进的技术生产高质量的产品提供更完善的服务我们的组成：汇聚业内人800余人，其中硕士、博士和博士后等120多人，专业覆盖测量、GIS、电子、通信、导航、计算机、机械、工商管理、信息、外贸等诸多领域；并与国内外的知名大学、公司建立了广泛的联系与深厚的合作，跟踪国际前沿科技，并在此基础上推出了一系列世界一流的测绘、导航产品。生产研发中心——上海销售服务中心——上海销售服务机构——遍布全球的直销及代理销售网络技术支持机构——遍布全国的公司直属技术支持网络我们的产品：目前，公司主要为客户提供高精度测量型GNSS接收机、手持GIS终端、无线数传产品、水上测量产品、移动测绘产品系统集成产品和无人机航摄产品等。另外，公司自主开发的GNSS数据处理软件、野外测量软件、车辆、船舶监控/调度软件、GIS采集软件也深受用户欢迎。销售网络：目前华测在全国有三十个省级服务中心或代理机构，如下图所示：2••企业发展历程：2003年，华测集团成立仅九个月，以自主研发的“GPS在码头调货中的应用”荣获本年度科技进步奖；2004年，华测推出国内最轻的单频一体化接收机X20和国内首台最轻的分体RTK，在测绘行业引起轰动，标志着华测集团成为国产GPS的领跑者；2005年，华测集团研发的双频一体化RTKX90，成功与国际GPS技术接轨；2006年，华测自主研发的GPS变形监测系统成功应用润扬大桥的监测系统，填补了国内空白。2007年，华测在大庆油田建成大型CORS系统。2008年，华测被指定为“三江源头科学考察”的唯一GPS设备供应商；2009年，华测研制出国内第一块具有自主知识产权的测量型GNSSOEM主板；2009年，华测仪器随第26次南极科考队远征南极，通过了恶劣环境考验；2010年，华测研制的国内第一款完全自主知识产权的测量型GNSS接收机通过权威专家鉴定；2011年，华测X91通过法国VRS网络认证，是国产GNSS设备首次获得欧洲官方肯定；2012年，上海华测打桩定位系统智能指挥龙源1号打桩船，定位系统水平误差打破世界纪录；2013年，华测率先推出四星接收机，全面兼容北斗系统信号，支持三星解算，预留伽利略信号通道，国产GNSS接收机应用范围将获得井喷式扩展。2013年，华测推出首款低空无人机系统平台。3企业资质与荣誉：制造器具计量许可证计量器具型式批准证书中国全球定位系统技术应用协会会员证书国家重点新产品证书ISO9001:2000质量管理体系认证证书上海市科学技术奖证书4上海市自主创新产品认证华测产品通过欧洲CE认证5三江源科考华测成为国产GPS唯一供应商2.行业市场现状:无人机的测绘系统有很多的优势，其中就包括实时性、低成本、响应快、灵活度高等特点。与普通的航空遥感相比，无人机有很多的优势，它可以在低空取得光学图像、地址地形图像，这一点有着其他测绘和监测方式不能取代的作用。无人机技术也逐渐的应用到水利工程的建设之中，无人机有利于提高水利工程的设计水平以及设计质量，还可以促进水利工程的健康发展。水利工程在人们的生活中发挥着重要的作用，提高水利工程建设的质量，可以提高人们的生活质量。本方案就无人机在水利工程中的应用进行了详细的探讨。我们用事实说话：无人机用于水利监测的技术已经比较成熟，主要有水利工程监测、洪涝灾害监测、干旱缺水监测、水环境污染监测、河床河道监测、内陆湖泊及水库监测和农田灌溉监测等。2007年5月、6月江苏无锡太湖水面蓝藻大面积暴发，严重污染了无锡自来水水源，对无锡人民的饮用水安全构成巨大威胁。为了对蓝藻漫延情况进行全方位掌握，国家气象总局使用无人机对太湖敏感地区的一定区域范围进行连续空中拍照，为下一步如何整治太湖蓝藻取得了重要的参考资料。2010年8月，位于吉林市永吉县经济开发区的新亚强生物化工有限公司和吉林众鑫集团库房被冲毁致使库中存放的原料桶和空桶，经温德河进入松花江。吉林环保厅在化工桶冲出的当晚连夜制定了无人机应急监测方案，在松花江哈尔滨段上游的肇源、二松口、朱顺屯6三个监测站，将手工监测和自动站监测结合，监测相关数据，使无人机遥感对治理河道安全保障、清污治理提供了有力的决策结果。2012年，我国洪涝台风灾害频发，长江和黄河上游干流分别出现5次和4次洪峰，三峡水库迎来建库以来最大洪水，6个强台风或台风在一个月内集中登陆。我国必须进一步巩固和完善防洪保安体系，从整体上提高抗御洪涝灾害的能力和水平，无人机在洪涝灾害监测中起到了关键的作用。比如在2012年6月中旬，台湾行政部门利用无人机对灾区进行监视。据当地媒体报道，无人机被派往因暴雨发生洪灾的地区进行灾情监测，并且把实时情况下搜集的资料迅速传往台湾的救援队总部，从而使得有可能对险情恶化地区采取应急措施。无人机以及搭载的遥感数据采集、接收和处理等软硬件，通过虚拟现实、地理信息系统、遥感等技术手段的集成应用，可以对湖泊水库，河流河道的有关信息进行快速获取，为水利部门及环保部门提供方便、快捷、多角度的监控信息。国黄河流域每年都要遭受冰凌的危害，这是由于黄河流经内蒙古河段，在春季河流融冰时，上游溶解的冰块流动到仍然冰封的下游河段，形成冰坝，河水壅塞，抬高水位，形成凌汛。目前，我国排除凌汛的方法主要是利用空军轰炸机，用重型炸弹对黄河凌汛地段阻塞河道的冰坝进行破除。由于轰炸后的河段冰层大面积破裂，河道水流迅速加快，利用人工上冰探查炸弹落点十分危险。为了及时、准确地掌握黄河内蒙古段凌情、冰坝位置和轰炸效果，采用无人机进行应急监测，可以为排除黄河凌汛险情提供技术支持。无人机可以迅速发现或更新凌汛险情及堤防病害的发生、发展和变化情况等优点。如在2011年3月份，无人机在三湖河口至昭君坟河段上空的一次飞行中，获取了数百张高新影像。1933年叠溪大地震时发生了堰塞湖溃决，当时的灌县(现在的都江堰市)两岸建筑全部毁坏，死亡5000人左右。在2008年的“5·12”大地震，造成了众多山体滑坡、河道堵塞，形成了多个堰塞湖，如同多个定时炸弹，时刻危及人民的生命安全。堰塞湖大多发生在交通困难的地区，给人们进行监测带来了许多不便。由于无人机具有机动快速、使用成本低、维护操作简单等技术特点，可对堰塞湖的分布状况与动态变化等情况进行监测，为救援、及时消除隐患提供了第一手的信息和科学决策依据。比如在2008年5月17日，无人机对汶川地震后山体滑坡、崩塌等导致的堰塞湖进行了拍摄。71.确定测区范围3.1.确定测区范围3.勘察起降场地2.确定天气状况4.制定航拍任务5.4.制定航拍任务5.测定现场风速6.组装飞机弹射8.8.做磁校准7.架设电台7.架设电台9.填写作业日志10.测试遥控器10.测试遥控器11.起飞前检查12.12.起飞航拍作业13.无人机监控13.无人机监控14.飞机降落15.15.数据质检观察云层厚度、光照和空气能见度；到现场后83.2项目取得的成果:9巡查方面也有其强大的优势。如下图是P700E对阜新市河道航拍后以及经Pix4d首选：华测P700E电动无人机作为新型无人机测绘利器，是目前国内市场唯一一款成熟的电动固定翼无人机，产品特点如下：安全性高：纯电动中型固定翼，经过上千架次作业飞行，可靠、稳定。稳定性高：20公斤级无人机，航飞姿态稳定，非油动，消除传统测绘用无人机燃油发动机抖动造成航片质量差的问题，航片质量完爆目前市面上的油动无人机，以及小型碳纤维固定翼无人机所采集图像。机体防损伤：P700E独创的头降技术，使每次开伞降落时头部先落地，损坏头部，然后可以很便捷的更换机头，防止传统开伞平降时对机体造成损伤。航时长，作业面积大：30000mAh电池容量，标准载荷3公斤，最大载荷5公斤，飞行时间2.5小时，作业面积1:1000比例尺单架次25-35平方公里,精度起降间隔短：两个架次之间的时间可以缩短到10分钟。这样可以连续作业。操作简单，50架次免维护：自主起降，地面站操作，傻瓜式作业，标准50架次由售后工作人员维护一次。目前20公斤级左右的无人机主要还是燃油发动机，华测P700E电动固定翼成熟的技术，独创的动力电池系统，领先同行业10年的技术优势，开启了电动固定翼无人机作业效率新时代。华测P700E电动无人机系统包括：lP700E无人机机体（包括弹射架）l双向数据通讯电台l供电系统l机载设备l地面监控站华测天罡鹰系列P700E无人机采用上单翼V尾布局，使用双发电动引擎，有效载荷大、续航时间长，可弹射起飞，开伞降落。作为一款电动无人机，多项技术参数领先国内同类产品。该款飞机可根据用户需要，采用弹射起飞，滑跑降落，开伞降落等多种起降方式。采用弹射起飞，开伞降落，几乎对起降场地没有要求。技术指标：机长X翼展2mX3.3m最大升限4500m最大航程180km平飞速度80-110km/h巡航速度90km/h续航时间2.5h最大有效载荷5kg起飞速度60km/h抗风能力6级起降方式弹射/滑降、伞降华测P700E电动无人机采用先进的自动驾驶仪控制系统。该自驾仪是面向小型无人飞行器的高集成度高可靠性的无人机自动驾驶系统。它由自动驾驶仪、地面控制站、冗余电源管理模块等模块组成.3.1航拍设备（尼康D810）华测天罡鹰系列P700E电动无人机可以根据需要，搭载航拍相机进行航空拍摄。或将相机取景器采集的图像实时通过无线图传设备传输回地面，进行实时监控，同时根据需要，由地面站控制相机拍摄感兴趣的目标。搭载的航拍相机为全画幅尼康D810，镜头选择定焦35mm镜头，有效像素3600万。相机检校是由中国测绘科学研究院根据相机检校实验场和专门的相机检校软件对相机的参数进行检校，以满足测量需求。华测天罡鹰系列P700E电动无人机系统的地面监控站是由华测导航自主研发。可通过软件界面实时对数据和图像进行监控；图像、航迹和相关参数可实时保存在硬盘上。具有以下技术特点：l一体化设计，便于携带，可实现快速部署。l可实现指令上传、地图管理、航线规划、航迹显示等；l图像可本地显示，具有本地视频存储、回放，检索等功能。l接收灵敏度高，覆盖范围广，图像质量好，延时小。上海华测在无人机产品方面的优势在于：既具备高度的自主研发能力，又具有丰富的无人机相关系统集成经验。因此，我们能更好的配合用户进行各种相关实验；根据客户需求，为客户进行各种定制服务，更好的为客户提供适用、实用的无人机产品。名称说明数量P700E电动无人机P700E电动无人机系统华测天罡鹰系列P700E无人机采用上单V翼布局，机体采用碳纤和蜂窝等复合材料制成。华测天罡鹰系列P700E无人机包含有机身x1，左机翼x1，右机翼x1，中段翼x1，尾杆x1，左V尾x1，右V尾x1，降落伞。华测天罡鹰系列P700E无人机装有有iFly自驾仪，其中集成了MEMS惯性测量单元、三轴磁罗盘、气压高度计、空速计、GPS模块，可支持iFlyStation自动驾驶飞行。华测天罡鹰系列P700E无人机装有华测自行研发的机载供电板，以及遥控器接收机，可在无自驾仪状态下，遥控飞行。含机载数据链路电台及天线。特制运输箱，长1.3m，宽0.43m，高0.64m，重量22kg。1华测P700E无人机1自动驾驶仪1遥控器接收机1供电板1机载数据链路电台12.4G机载全向天线1降落伞2电机、电调1空速管4整流罩2螺旋桨1安全运输箱遥控设备无人机遥控设备含2.4G发射单元，可脱离地面站系统独立操作，可更换镍镉电池，可进行重复充电。1遥控器1镍铬电池1充电器地面工作站系统iFlyStation自驾软件使飞行器按照规划航线飞行并执行多种规定任务指令。1软件无人机便携GetacS400加固型军工笔记本，防溅水、防1GetacS400笔记本地面控制站尘、防撞，通过美军标MIL-STD-810G和IP5X两项认证。采用KryptoShell™机壳，可提供完善的保护；密封的I/O端口可保护接口，免遭外部撞击。背光照明且亮度可调，可在弱光、强光环境中增强可见性。英特尔®酷睿™i5vPro™处理器，英特尔®HD4000核芯显卡，14"TFTLCDHD显示器，8GBDDR3内存，SATA500GB硬盘，工作温度：-40°C到60°C。12.4G鞭状全向天线1数传电台接收器1串口数据连接线1数传电台充电器1三脚架机载任务设备高分辨率航拍相机36mm×24mmCMOS，3600万有效像素，可实现定距或定时拍照。相机镜头校验，并提供报1高分辨率航拍相机1镜头UV镜132GCF卡1读卡器1相机电池1快门控制线1相机充电器1摄影包机载动力锂聚电池5S1P锂聚电池一组，18.5V，30Ah。1型号：5S1P1电池安全箱机载动力锂聚电池充双路，15A/400W大功率充电器，轻触式控制键。具有充电电流调节和温度保护、过流保护、短路保护等多重保护功能。1充电箱弹射架三折结构设计，展开后轨长6m，最大拉力不小于60KG；包括地钉和锤子各一件。12V铅酸电瓶，54AH。1弹射架1弹射架电瓶维护工具箱塑料小工具箱，内含日常飞行维护需用的工具一套以及备用件。1亚拓组合螺丝刀1扭距扳手117号开口扳手1转速表1风速表1电量显示器1备用螺丝1备用2.4G机载全向天线1工具箱1工具包装箱