一種基于無人機LiDAR技術(shù)的山洪風險分析系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及山洪風險分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無人機LiDAR技術(shù)的山洪風險分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]山洪災害是山丘區(qū)在一定強度或持續(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)造成毀滅性災害，造成重大的生命財產(chǎn)損失。山洪風險分析系統(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險圖的山洪風險分析體系，有利于提高山洪防治工作效率。
[0003]目前的山洪風險分析系統(tǒng)，山洪災害防治區(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LiDAR技術(shù)的山洪風險分析系統(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LiDAR技術(shù)的山洪風險分析系統(tǒng)，包括無人機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、地面站和指揮中心，所述無人機數(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;所述無人機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括無人機以及安裝在所述無人機上的激光雷達掃描設備，所述地面站包括數(shù)據(jù)采集傳輸裝置和無人機控制裝置，所述無人機控制裝置與所述無人機通信連接，所述數(shù)據(jù)采集傳輸裝置分別與所述激光雷達掃描設備和所述指揮中心通信連接。
[0007]優(yōu)選地，所述無人機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括安裝在所述無人機上的衛(wèi)星導航定位設備，所述衛(wèi)星導航定位設備與所述數(shù)據(jù)采集傳輸裝置通信連接。
[0008]優(yōu)選地，所述無人機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括安裝在所述無人機上的慣性測量儀，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控制裝置電連接。
[0013]優(yōu)選地，所述地面站還包括輸入設備，所述輸入設備與所述無人機控制裝置電連接。
[0014]優(yōu)選地，所述地面站設置在山洪災害防治區(qū)。
[0015]優(yōu)選地，所述指揮中心設置在防汛指揮中心。
[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LiDAR技術(shù)的山洪風險分析系統(tǒng)，通過使用搭載激光雷達掃描設備的無人機組成的無人機數(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)洪水風險圖的快速繪制與管理，供進一步做洪水模擬預報和災情統(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LiDAR技術(shù)的山洪風險分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，各符號的含義如下:
[0019]1無人機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，2地面站，3指揮中心，4無人機，5激光雷達掃描設備，6數(shù)據(jù)采集傳輸裝置，7無人機控制裝置，8衛(wèi)星導航定位設備，9慣性測量儀，10顯示器，11輸入設備。
【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，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，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LiDAR技術(shù)的山洪風險分析系統(tǒng)，包括無人機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、地面站2和指揮中心3，無人機數(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;無人機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1包括無人機4以及安裝在無人機4上的激光雷達掃描設備5，地面站2包括數(shù)據(jù)采集傳輸裝置6和無人機控制裝置7，無人機控制裝置7與無人機4通信連接，數(shù)據(jù)采集傳輸裝置6分別與激光雷達掃描設備5和指揮中心3通信連接。
[0022]上述結(jié)構(gòu)的山洪風險分析系統(tǒng)，通過控制和管理無人機的飛行線路，以無人機上安裝的激光雷達掃描設備，對山洪災害防治區(qū)進行激光雷達掃描監(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)和無人機飛行狀態(tài)數(shù)據(jù);地面站集成了無人機控制裝置和數(shù)據(jù)采集傳輸裝置，通過無人機控制裝置實現(xiàn)無人機巡航路線規(guī)劃、巡查自導航，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)成果可進行套合，編制洪水風險圖，并進行山洪風險分析。
[0023]其中，地面站指令是向無人機上的飛控模塊發(fā)送的行動指令，包括起飛、上升、下降、懸停、按指定方向前進、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控制裝置發(fā)送的指令，無人機根據(jù)該指令按規(guī)劃航線，對監(jiān)測區(qū)域進行巡回監(jiān)測，通過無人機上搭載的激光雷達掃描設備獲取點云數(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)成果進行套合，同時結(jié)合社會經(jīng)濟情況、歷史山洪災害情況等數(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，生成包含洪水演進路線、到達時間、淹沒水深、淹沒范圍及流速大小等預測信息的洪水風險圖，為山洪預警、預案編制、指揮調(diào)度等工作提供支撐。
[0028]通過指揮中心具有的預測預報及模擬分析功能，可以進行山洪災害分析評價、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)模擬分析與洪水風險圖，利用指揮中心系統(tǒng)的應急指揮功能進行人員物資管理與調(diào)度方案的制定。
[0030]將信息服務結(jié)合GIS地圖對山洪災害調(diào)查數(shù)據(jù)信息進行查詢展示。分析模擬中編制高精度且信息量豐富的洪水風險圖，并在二三維場景中進行洪水動態(tài)模擬分析。評估統(tǒng)計中根據(jù)影像以及點云數(shù)據(jù)提取的洪水受災范圍，將社會經(jīng)濟信息展布在行政區(qū)劃地圖上，然后與積水范圍進行疊加，從而統(tǒng)計出受洪水影響的社會經(jīng)濟信息。在此基礎(chǔ)上，輔助防汛指揮心進行應急預案編制及指揮調(diào)度。
[0031]指揮中心采用高配置服務器，在數(shù)據(jù)處理過程中對無人機數(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，無人機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要負責采集數(shù)據(jù)，地面站用于對數(shù)據(jù)進行中轉(zhuǎn)傳輸和對無人機進行控制，指揮中心用于對采集數(shù)據(jù)進行分析和處理。
[0033]本實施例提供的山洪風險分析系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0034]無人機搭載激光雷達掃描設備獲取激光點云數(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)信息進行補測，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，為洪水風險圖編制、危險區(qū)劃定、預案編制、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用平臺