一種基于無人機(jī)LiDAR技術(shù)的山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及山洪風(fēng)險分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無人機(jī)LiDAR技術(shù)的山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]山洪災(zāi)害是山丘區(qū)在一定強(qiáng)度或持續(xù)降雨下，因特殊的地形地質(zhì)條件而發(fā)生的自然災(zāi)害，它具有突發(fā)、易發(fā)、多發(fā)、破壞性大和防治困難的鮮明特點，往往對局部地區(qū)造成毀滅性災(zāi)害，造成重大的生命財產(chǎn)損失。山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)匯集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、調(diào)查成果數(shù)據(jù)、以及分析評價成果數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，建立一套基于洪水風(fēng)險圖的山洪風(fēng)險分析體系，有利于提高山洪防治工作效率。
[0003]目前的山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)，山洪災(zāi)害防治區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集所需的人工外業(yè)工作量較多、效率低，傳統(tǒng)的航測或衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)無法滿足洪水風(fēng)險圖的編制對數(shù)據(jù)高精度和時效性的要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種基于無人機(jī)LiDAR技術(shù)的山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于無人機(jī)LiDAR技術(shù)的山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)，包括無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、地面站和指揮中心，所述無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述地面站通信連接，所述地面站與所述指揮中心通信連接;所述無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括無人機(jī)以及安裝在所述無人機(jī)上的激光雷達(dá)掃描設(shè)備，所述地面站包括數(shù)據(jù)采集傳輸裝置和無人機(jī)控制裝置，所述無人機(jī)控制裝置與所述無人機(jī)通信連接，所述數(shù)據(jù)采集傳輸裝置分別與所述激光雷達(dá)掃描設(shè)備和所述指揮中心通信連接。
[0007]優(yōu)選地，所述無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括安裝在所述無人機(jī)上的衛(wèi)星導(dǎo)航定位設(shè)備，所述衛(wèi)星導(dǎo)航定位設(shè)備與所述數(shù)據(jù)采集傳輸裝置通信連接。
[0008]優(yōu)選地，所述無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括安裝在所述無人機(jī)上的慣性測量儀，所述慣性測量儀與所述數(shù)據(jù)采集傳輸裝置通信連接。
[0009]優(yōu)選地，所述無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述地面站通過微波無線通信連接。
[0010]優(yōu)選地，所述地面站與所述指揮中心通過有線或無線通信連接。
[0011]優(yōu)選地，所述地面站與所述指揮中心通過3G網(wǎng)絡(luò)通信連接。
[0012]優(yōu)選地，所述地面站還包括顯示器，所述顯示器分別與所述數(shù)據(jù)采集傳輸裝置和所述無人機(jī)控制裝置電連接。
[0013]優(yōu)選地，所述地面站還包括輸入設(shè)備，所述輸入設(shè)備與所述無人機(jī)控制裝置電連接。
[0014]優(yōu)選地，所述地面站設(shè)置在山洪災(zāi)害防治區(qū)。
[0015]優(yōu)選地，所述指揮中心設(shè)置在防汛指揮中心。
[0016]本實用新型的有益效果是:本實用新型實施例提供的基于無人機(jī)LiDAR技術(shù)的山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)，通過使用搭載激光雷達(dá)掃描設(shè)備的無人機(jī)組成的無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將采集到的點云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)通過地面站傳輸至指揮中心，在指揮中心快速生成高精度DEM成果、高精度D0M成果，三維模型，河道縱橫斷面圖，能減少人工外業(yè)工作量，并實現(xiàn)洪水風(fēng)險圖的快速繪制與管理，供進(jìn)一步做洪水模擬預(yù)報和災(zāi)情統(tǒng)計評估，顯著提高了工作效率，保證更加可靠地及時地完成山洪風(fēng)險分析工作。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型提供的基于無人機(jī)LiDAR技術(shù)的山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，各符號的含義如下:
[0019]1無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，2地面站，3指揮中心，4無人機(jī)，5激光雷達(dá)掃描設(shè)備，6數(shù)據(jù)采集傳輸裝置，7無人機(jī)控制裝置，8衛(wèi)星導(dǎo)航定位設(shè)備，9慣性測量儀，10顯示器，11輸入設(shè)備。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021]如圖1所示，本實用新型提供了一種基于無人機(jī)LiDAR技術(shù)的山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)，包括無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、地面站2和指揮中心3，無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1與地面站2通信連接，地面站2與指揮中心3通信連接;無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1包括無人機(jī)4以及安裝在無人機(jī)4上的激光雷達(dá)掃描設(shè)備5，地面站2包括數(shù)據(jù)采集傳輸裝置6和無人機(jī)控制裝置7，無人機(jī)控制裝置7與無人機(jī)4通信連接，數(shù)據(jù)采集傳輸裝置6分別與激光雷達(dá)掃描設(shè)備5和指揮中心3通信連接。
[0022]上述結(jié)構(gòu)的山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)，通過控制和管理無人機(jī)的飛行線路，以無人機(jī)上安裝的激光雷達(dá)掃描設(shè)備，對山洪災(zāi)害防治區(qū)進(jìn)行激光雷達(dá)掃描監(jiān)測，獲取影像和點云數(shù)據(jù)，并向地面站實時無線下傳影像、點云數(shù)據(jù)和無人機(jī)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù);地面站集成了無人機(jī)控制裝置和數(shù)據(jù)采集傳輸裝置，通過無人機(jī)控制裝置實現(xiàn)無人機(jī)巡航路線規(guī)劃、巡查自導(dǎo)航，通過數(shù)據(jù)采集傳輸裝置實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)無線傳輸與動態(tài)接收;指揮中心無線或有線通信實時接收地面站的動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)快速處理和分析，包括航帶點云拼接、點云自動過濾、點云分類、和接邊處理，生成高精度DEM、DOM、DLG數(shù)據(jù)成果、房屋橋梁模型、以及河道斷面圖，各類數(shù)據(jù)成果可進(jìn)行套合，編制洪水風(fēng)險圖，并進(jìn)行山洪風(fēng)險分析。
[0023]其中，地面站指令是向無人機(jī)上的飛控模塊發(fā)送的行動指令，包括起飛、上升、下降、懸停、按指定方向前進(jìn)、拍照模式切換、拍照或攝像開啟與結(jié)束動作、數(shù)據(jù)下載、上傳航線、按航線自駕以及云臺方向、傾角調(diào)整等。
[0024]數(shù)據(jù)采集傳輸裝置可以內(nèi)置地面監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)回收軟件和數(shù)據(jù)快速處理軟件等。
[0025]實際的工作過程為:
[0026]無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以通過無線信號收發(fā)器接收地面站的無人機(jī)控制裝置發(fā)送的指令，無人機(jī)根據(jù)該指令按規(guī)劃航線，對監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行巡回監(jiān)測，通過無人機(jī)上搭載的激光雷達(dá)掃描設(shè)備獲取點云數(shù)據(jù)及影像數(shù)據(jù)，并將點云數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)和無人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)實時傳傳輸至地面站的數(shù)據(jù)采集傳輸裝置中；數(shù)據(jù)采集傳輸裝置再將接收到的數(shù)據(jù)傳輸至指揮中心，指揮中心對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下分析和處理:
[0027]指揮中心對地面站傳過來的影像數(shù)據(jù)和點云數(shù)據(jù)進(jìn)行點云拼接、點云自動過濾、點云分類、和接邊處理等處理加工，生成高精度DEM、D0M、DLG數(shù)據(jù)成果、房屋橋梁模型、以及河道斷面圖，并對數(shù)據(jù)成果進(jìn)行套合，同時結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)情況、歷史山洪災(zāi)害情況等數(shù)據(jù)，將暴雨計算結(jié)果、洪水分析結(jié)果直觀展現(xiàn)在數(shù)據(jù)成果圖件上，生成包含洪水演進(jìn)路線、到達(dá)時間、淹沒水深、淹沒范圍及流速大小等預(yù)測信息的洪水風(fēng)險圖，為山洪預(yù)警、預(yù)案編制、指揮調(diào)度等工作提供支撐。
[0028]通過指揮中心具有的預(yù)測預(yù)報及模擬分析功能，可以進(jìn)行山洪災(zāi)害分析評價、危險區(qū)范圍劃定，防洪現(xiàn)狀分析;還可以動態(tài)模擬洪水淹沒過程，為人員及物資的指揮調(diào)度提供直接依據(jù)。
[0029]根據(jù)洪水動態(tài)模擬分析與洪水風(fēng)險圖，利用指揮中心系統(tǒng)的應(yīng)急指揮功能進(jìn)行人員物資管理與調(diào)度方案的制定。
[0030]將信息服務(wù)結(jié)合GIS地圖對山洪災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢展示。分析模擬中編制高精度且信息量豐富的洪水風(fēng)險圖，并在二三維場景中進(jìn)行洪水動態(tài)模擬分析。評估統(tǒng)計中根據(jù)影像以及點云數(shù)據(jù)提取的洪水受災(zāi)范圍，將社會經(jīng)濟(jì)信息展布在行政區(qū)劃地圖上，然后與積水范圍進(jìn)行疊加，從而統(tǒng)計出受洪水影響的社會經(jīng)濟(jì)信息。在此基礎(chǔ)上，輔助防汛指揮心進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案編制及指揮調(diào)度。
[0031]指揮中心采用高配置服務(wù)器，在數(shù)據(jù)處理過程中對無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)解算、分類工作中對數(shù)據(jù)進(jìn)行二級檢查二級備份的管理方式，避免因激光點云數(shù)據(jù)量大而造成成果丟失等情況。
[0032]可見，本實施例中，無人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，地面站用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行中轉(zhuǎn)傳輸和對無人機(jī)進(jìn)行控制，指揮中心用于對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。
[0033]本實施例提供的山洪風(fēng)險分析系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0034]無人機(jī)搭載激光雷達(dá)掃描設(shè)備獲取激光點云數(shù)據(jù)，不受天氣、地域的影響、可穿透樹木與植被得到地表信息、具有獲取高密度點云且直接獲得三維信息等優(yōu)勢，相對于傳統(tǒng)的地形測量及航飛等采集手段具有明顯優(yōu)勢，從時間上、空間上均顯靈活，便于對山洪災(zāi)害流域范圍內(nèi)要素的提取及判別，通過點云數(shù)據(jù)將航空影像在立體測圖時無法獲取的基礎(chǔ)信息進(jìn)行補(bǔ)測，可以獲取高精度DEM、D0M、DLG數(shù)據(jù)成果、房屋橋梁模型、以及河道斷面圖，可保證數(shù)據(jù)的時效性，為洪水風(fēng)險圖編制、危險區(qū)劃定、預(yù)案編制、指揮調(diào)度等工作提供支撐。
[0035]地面站集成了無人機(jī)飛行控制與數(shù)據(jù)無線傳輸功能，實現(xiàn)地面監(jiān)控、數(shù)據(jù)回收及數(shù)據(jù)預(yù)處理、并將數(shù)據(jù)實時傳輸至指揮中心，實現(xiàn)了地面站操作平臺和指揮中心應(yīng)用平臺