CN104132941A - 一种基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其包括如下具体步骤：1）将水体划分为多个流域，根据每一个流域内的水体环境对该流域内的无人机航线进行规划；2）设置无人机在步骤1）所述的航线内进行巡航，并通过无人机，以及搭载在无人机上的遥感设备获取其巡航流域，以及流域周边的图像数据；3）对于步骤2）中，通过无人机、以及搭载在无人机上的检测设备对流域内水道两岸的土壤参数进行检测；采用上述技术方案的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其可通过无人机在流域内进行巡航，从而对流域内水体质量进行实时监测；同时，其通过无人机对流域两岸的监测，从而对流域内的水土流失状态进行确认。

Description

一种基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法

技术领域

本发明涉及一种水体环境监测方法，尤其是一种基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法。

背景技术

我国水网密布，但部分地区受天气与人为影响，其水土流失现象也日益严重。为确定水体的环境以及水土流失现状，对水体的监测就异常重要。现有的监测方法中，其往往通过人为的方式进行实地监测，其难以对水体整体进行全方位的概览；部分地区采用雷达卫星进行远距离遥感，但其图像清晰程度受到限制，并且难以获取实地数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其可在大范围内对较长水体的水质状况，以及水土流失程度进行监测。

为解决上述技术问题，本发明涉及一种基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其包括如下具体步骤：

1） 将水体划分为多个流域，根据每一个流域内的水体环境对该流域内的无人机航线进行规划；

2） 设置无人机在步骤1）所述的航线内进行巡航，并通过无人机，以及搭载在无人机上的遥感设备获取其巡航流域，以及流域周边的图像数据；

3） 对于步骤2）中，通过无人机、以及搭载在无人机上的检测设备对流域内水道两岸的土壤参数进行检测。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）中，水体内每一个流域中分别设置有一架无人机对流域进行巡航，采用上述设计，其可通过多架无人机对水体内不同流域进行监测，避免单一无人机续航不足等问题。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）中，对无人机航线进行规划的具体方法为：将流域按照水流方向分割为彼此平行的多个次级流域；在每一个次级流域的边缘部位选取多个定位点，设置无人机依次通过所有次级流域上的定位点。采用上述设计，其可通过无人机在多个次级流域内的顺序巡航，实现无人机对流域的全方位勘探，从而获取流域内各个位置的数据。

作为本发明的一种改进，所述次级流域的宽度至多为4米；所述次级流域中，其延水流方向的两条侧边上分别设置有至少5个定位点，垂直于水流方向的两条侧边上分别设置有至少1个定位点；所述无人机在流域内按照从左至右的顺序依次通过各个次级流域。采用上述设计，其可确保无人机在次级流域内进行完整的巡航。

作为本发明的一种改进，所述步骤2）中，对于所述步骤2）中，获取流域，以及流域周边的图像数据的具体方法为：

5.1）无人机在第一高度层内按照步骤1）中设定的航线进行巡航，并对流域内水面进行拍摄，从而获取水面图像数据；

5.2）当无人机完成步骤5.1）中设置的巡航航线与图像获取后，无人机达到流域岸边，且下降至第二高度层，无人机通过在竖直平面的拍摄，获取流域两岸的侧向视图数据。

采用上述设计，其可在获取流域内水面图像后，单独对流域两岸的土壤层进行图像获取，从而可获取更为精确的流域环境与水土流失状况。水体图像中，其可通过水体的水色，水位等因素判断水体的质量，同时，通过水体周边的植被覆盖情况从而得知流域内的水土流失状况。对于流域两岸的图像数据，其可得到流域两岸土壤土质层内的分布，并可在一定程度上获知土壤的成分，从而通过对流域两岸的土壤分析，获取流域水土流失的状况。

作为本发明的一种改进，所述第一高度层的距水面高度至少为5米，第二高度层的局水面高度至多为1米；所述无人机获取流域两岸的侧向视图数据的离岸距离至多为1.5米。采用上述设计，其可对流域内水面与流域两岸实现精确的遥感测绘。

作为本发明的一种改进，所述步骤3）中，检测设备包括土壤硬度计与坡度检测仪，其均设置在无人机机身的下端面上。

所述步骤3）中，通过无人机、以及搭载在无人机上的检测设备对流域内水道两岸的土壤参数进行检测的具体方法为：

8.1）当无人机完成步骤5.2）中对流域两岸的侧向视图数据获取后，通过将土壤硬度仪***流域两岸的土层中，获取土壤硬度；

8.2）无人机完成步骤8.1）后，通过将坡度检测仪与流域两岸的土层接触，从而获取流域两岸土层的坡度。

采用上述设计，其可通过对流域两岸内的土壤层的硬度与坡度进行分析，获取土壤可蚀性与倾斜度的相关数据，从而获取流域水土流失的状况；当土壤硬度交底，且坡度过大时，则该流域易于发生水土流失。

采用上述技术方案的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其可通过无人机在流域内进行巡航，获取流域内水面的水色、水位等数据，从而对流域内水体质量进行实时监测；同时，其通过无人机对流域两岸的监测，以及获取流域两岸的土壤相关数据，从而对流域内的水土流失状态进行确认。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其包括如下具体步骤：

1） 将水体划分为多个流域，根据每一个流域内的水体环境对该流域内的无人机航线进行规划；

2） 设置无人机在步骤1）所述的航线内进行巡航，并通过无人机，以及搭载在无人机上的遥感设备获取其巡航流域，以及流域周边的图像数据；

3） 对于步骤2）中，通过无人机、以及搭载在无人机上的检测设备对流域内水道两岸的土壤参数进行检测。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）中，水体内每一个流域中分别设置有一架无人机对流域进行巡航，采用上述设计，其可通过多架无人机对水体内不同流域进行监测，避免单一无人机续航不足等问题。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）中，对无人机航线进行规划的具体方法为：将流域按照水流方向分割为彼此平行的多个次级流域；在每一个次级流域的边缘部位选取多个定位点，设置无人机依次通过所有次级流域上的定位点。采用上述设计，其可通过无人机在多个次级流域内的顺序巡航，实现无人机对流域的全方位勘探，从而获取流域内各个位置的数据。

作为本发明的一种改进，所述次级流域的宽度为4米；所述次级流域中，其延水流方向的两条侧边上分别设置有5个定位点，垂直于水流方向的两条侧边上分别设置有1个定位点；所述无人机在流域内按照从左至右的顺序依次通过各个次级流域。采用上述设计，其可确保无人机在次级流域内进行完整的巡航。

作为本发明的一种改进，所述步骤2）中，对于所述步骤2）中，获取流域，以及流域周边的图像数据的具体方法为：

5.1）无人机在第一高度层内按照步骤1）中设定的航线进行巡航，并对流域内水面进行拍摄，从而获取水面图像数据；

5.2）当无人机完成步骤5.1）中设置的巡航航线与图像获取后，无人机达到流域岸边，且下降至第二高度层，无人机通过在竖直平面的拍摄，获取流域两岸的侧向视图数据。

采用上述设计，其可在获取流域内水面图像后，单独对流域两岸的土壤层进行图像获取，从而可获取更为精确的流域环境与水土流失状况。水体图像中，其可通过水体的水色，水位等因素判断水体的质量，同时，通过水体周边的植被覆盖情况从而得知流域内的水土流失状况。对于流域两岸的图像数据，其可得到流域两岸土壤土质层内的分布，并可在一定程度上获知土壤的成分，从而通过对流域两岸的土壤分析，获取流域水土流失的状况。

作为本发明的一种改进，所述第一高度层的距水面高度为5米，第二高度层的局水面高度为1米；所述无人机获取流域两岸的侧向视图数据的离岸距离为1.5米。采用上述设计，其可对流域内水面与流域两岸实现精确的遥感测绘。

作为本发明的一种改进，所述步骤3）中，检测设备包括土壤硬度计与坡度检测仪，其均设置在无人机机身的下端面上。

所述步骤3）中，通过无人机、以及搭载在无人机上的检测设备对流域内水道两岸的土壤参数进行检测的具体方法为：

8.1）当无人机完成步骤5.2）中对流域两岸的侧向视图数据获取后，通过将土壤硬度仪***流域两岸的土层中，获取土壤硬度；

8.2）无人机完成步骤8.1）后，通过将坡度检测仪与流域两岸的土层接触，从而获取流域两岸土层的坡度。

采用上述设计，其可通过对流域两岸内的土壤层的硬度与坡度进行分析，获取土壤可蚀性与倾斜度的相关数据，从而获取流域水土流失的状况；当土壤硬度交底，且坡度过大时，则该流域易于发生水土流失。

采用上述技术方案的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其可通过无人机在流域内进行巡航，获取流域内水面的水色、水位等数据，从而对流域内水体质量进行实时监测；同时，其通过无人机对流域两岸的监测，以及获取流域两岸的土壤相关数据，从而对流域内的水土流失状态进行确认。本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (8)

1.一种基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其特征在于，所述基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法包括如下具体步骤：

1）将水体划分为多个流域，根据每一个流域内的水体环境对该流域内的无人机航线进行规划；

2）设置无人机在步骤1）所述的航线内进行巡航，并通过无人机，以及搭载在无人机上的遥感设备获取其巡航流域，以及流域周边的图像数据；

3）对于步骤2）中，通过无人机、以及搭载在无人机上的检测设备对流域内水道两岸的土壤参数进行检测。

2.按照权利要1所述的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其特征在于，所述步骤1）中，水体内每一个流域中分别设置有一架无人机对流域进行巡航。

3.按照权利要1所述的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其特征在于，所述步骤1）中，对无人机航线进行规划的具体方法为：将流域按照水流方向分割为彼此平行的多个次级流域；在每一个次级流域的边缘部位选取多个定位点，设置无人机依次通过所有次级流域上的定位点。

4.按照权利要求2或3所述的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其特征在于，所述次级流域的宽度至多为4米；所述次级流域中，其延水流方向的两条侧边上分别设置有至少5个定位点，垂直于水流方向的两条侧边上分别设置有至少1个定位点；所述无人机在流域内按照从左至右的顺序依次通过各个次级流域。

5.按照权利要求1所述的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其特征在于，所述步骤2）中，对于所述步骤2）中，获取流域，以及流域周边的图像数据的具体方法为：

5.1）无人机在第一高度层内按照步骤1）中设定的航线进行巡航，并对流域内水面进行拍摄，从而获取水面图像数据；

5.2）当无人机完成步骤5.1）中设置的巡航航线与图像获取后，无人机达到流域岸边，且下降至第二高度层，无人机通过在竖直平面的拍摄，获取流域两岸的侧向视图数据。

6.按照权利要求5所述的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其特征在于，所述第一高度层的距水面高度至少为5米，第二高度层的局水面高度至多为1米；所述无人机获取流域两岸的侧向视图数据的离岸距离至多为1.5米。

7.按照权利要1所述的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其特征在于，所述步骤3）中，检测设备包括土壤硬度计与坡度检测仪，其均设置在无人机机身的下端面上。

8.按照权利要1所述的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其特征在于，所述步骤3）中，通过无人机、以及搭载在无人机上的检测设备对流域内水道两岸的土壤参数进行检测的具体方法为：

8.1）当无人机完成步骤5.2）中对流域两岸的侧向视图数据获取后，通过将土壤硬度仪***流域两岸的土层中，获取土壤硬度；

8.2）无人机完成步骤8.1）后，通过将坡度检测仪与流域两岸的土层接触，从而获取流域两岸土层的坡度。