无人机自动巡检智慧监控系统研究与应用

为加强水利工程建设期及运营期的监控，实时掌握工程建设进度，实现水利工程的常态化、自动化和智能化巡检、巡查，基于无人机、物联网、4G/5G、GIS、深度学习和目标检测算法等先进技术和方法，开展了无人机自动巡检系统集成技术、多路远程视频回传技术、图像异常特征物识别技术和正射影像分类识别技术研究，构建了无人机自动巡检技术体系，研发了无人机自动巡检智慧监控系统，并将其应用于大藤峡水利枢纽工程智慧巡检中。实际应用效果表明：该系统实现了90%以上的违规敏感点识别和海量巡检大数据批量化入库的存储管理，将巡检效率提升了3倍以上，图像识别成功率由59.83%提高到90.17%,正射影像的建筑物识别效率和成功率也大幅提升。该技术可为水利工程建设期内动态性监管提供实时可视化巡检数据，也可为防汛应急抢险、河道岸线违法等水利行业监管监察提供强有力的技术支撑。     

数字孪生水下三维实景数据底板获取技术研究

为了获取高精度的水下三维模型细节纹理结构,满足数字孪生建设对水下三维实景数据底板获取的需求,实现对水下构筑物的实时可视化动态监测,基于GNSS技术、USBL技术研究构建了水陆一体化定位技术,融合水陆一体化定位技术、有缆ROV和水下摄影测量设备等研发了水下摄影测量系统,实现了数字孪生水下三维实景数据底板的获取,并采用多波束测深系统、水下三维全景成像声纳系统等对水下摄影测量系统获取的三维实景模型数据成果精度进行了验证,结果表明：水下摄影测量系统获取的三维实景模型精度满足规范要求,可用于数字孪生流域、工程等水下基础数据底板的建设,也可为水下高精度三维场景重构再现和水利工程水下构筑物实时动态监测提供技术支撑。     

大范围海域实时水位解算方法应用研究

为实现大范围海域的实时水位控制,满足水位改正的精度要求,基于POM(princeton ocean model)模式与blending同化法、最小二乘拟合法等多种水位改正法,构建了基于精密潮汐模型和多站水位改正模型的大范围海域实时水位解算方法,研发了多站水位改正软件,并采用长期、临时验潮站法和GNSS-PPK法在珠江口海域进行成果精度应用校核。结果表明:①精密潮汐模型精度为4.5 cm,优于国际模型;②水位解算成果误差在±5 cm以内,水深测量数据水位改正成果中误差在±15 cm以内,精度能够满足相应规范要求。运用大范围海域实时水位解算方法可获得研究区任意位置、任意时刻的高精度水位数据,可为水下地形测量、航海的水位信息动态保障、枯水期水量调度及咸潮上溯研究等提供实时水位数据。研究成果可推广应用于长江口、杭州湾等海域的实时水位确定。     

基于GIS技术的西江干流(肇庆—思贤滘段)河道地形变化分析

利用西江干流(肇庆—思贤滘段)河段1997—2012年的固定大断面的实测资料和思贤滘附近地形测量资料,采用GIS技术,构建了用于河床变化分析的水下断面地形数据库和思贤滘附近水下地形三维模型,用以分析该段河道深泓变化、断面形态特征变化、单断面的时空冲淤变化和河道冲淤变化情况。结果表明:GIS技术是研究河道地形变化的一种行之有效的方法。西江干流(肇庆—思贤滘段)河床在1999—2007年间主槽地形平均下切深度10.5 m,2007—2012年间呈现轻微淤积之势,平均淤积厚度1.3 m,河道地形变化主要集中在羚羊峡至砚洲岛和砚洲岛下游河道,航道疏浚工程成为该段河道地形变化的主要因素。     

基于GIS技术的珠江河口水下地形冲淤变化分析

利用GIS技术,建立了珠江河口2000—2010年间不同时期的水下地形三维模型,以此作为基础资料,通过叠合分析计算不同时期的水下地形图,分析了4个区域10年来的岸线演变、冲淤变化和水下地形演变情况。结果表明,珠江河口在2000—2010年间总体呈现淤积之势,水动力和清淤疏浚工程成为珠江河口水下地形演变的主要因素。     

无人船水下地形测量系统的开发与应用

利用计算机技术、自动化技术和现代测绘技术,研发了集成无人船、GPS、测深仪、避障雷达、无线通讯设备、计算机、电子罗盘、动力系统等多种设备为一体的无人船测量系统。系统具备自动过滤渔网、自动避障、油电混合驱动等功能,适应于浅滩、水库、湖泊池塘等测量困难水域的水下断面和地形测量。实际应用结果表明:特定困难区域的水下地形测量与传统的人工船测量相比,无人船测量具有效率高、精度高的优势。无人船测量系统作为一种新的测量技术和方法,在未来的水上作业中将有更加广阔的应用前景。     

高精度GPS星链差分系统在珠江河口水下地形测量中的应用

Starfire全球双频GPS星链差分定位系统,利用精密单点定位技术可在全球范围提供分米级实时定位精度,单机快捷作业,优势明显.通过工程实例,星链差分系统配合测深仪组成自动定位测深系统同步进行测深定位采集数据,说明了星链差分技术在水下地形测量中精度可靠、信号稳定,打破作业距离受限问题,提高了工作效率.     

数字孪生基础数据高程基准统一技术研究

为满足孪生流域等数字孪生建设对基础地理信息数据的强烈需求，确保工程建设高程基准的统一，基于GNSS观测技术和重力场模型，开展了数字孪生基础数据高程基准统一研究。构建了顾及地形特征的高精度区域似大地水准面模型，形成了数字孪生基础数据高程基准统一模型库，并利用模型精度和检测精度两种评价方法对高程模型和多场景采集的多源基础数据的高程改正成果开展精度评价。结果表明：(1)似大地水准面模型的内符合精度为±2.6 cm,外符合精度为±3.1 cm,优于EGM2008模型结合二次曲面拟合法等其他拟合算法，成果精度满足规范要求；(2)多源基础数据的高程改正成果中误差在±10 cm以内，满足数字孪生建设对基础数据的精度要求。该模型方法构建简单且精度高，具有广阔的应用前景，不仅可应用于数字孪生建设等领域，也可为大范围的工程测量、陆海高程基准统一等提供技术支撑。