一種基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其包括如下具體步驟：1）將水體劃分為多個流域，根據(jù)每一個流域內(nèi)的水體環(huán)境對該流域內(nèi)的無人機航線進行規(guī)劃；2）設置無人機在步驟1）所述的航線內(nèi)進行巡航，并通過無人機，以及搭載在無人機上的遙感設備獲取其巡航流域，以及流域周邊的圖像數(shù)據(jù)；3）對于步驟2）中，通過無人機、以及搭載在無人機上的檢測設備對流域內(nèi)水道兩岸的土壤參數(shù)進行檢測；采用上述技術方案的基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其可通過無人機在流域內(nèi)進行巡航，從而對流域內(nèi)水體質(zhì)量進行實時監(jiān)測；同時，其通過無人機對流域兩岸的監(jiān)測，從而對流域內(nèi)的水土流失狀態(tài)進行確認。
【專利說明】一種基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水體環(huán)境監(jiān)測方法，尤其是一種基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法。

【背景技術】
[0002]我國水網(wǎng)密布，但部分地區(qū)受天氣與人為影響，其水土流失現(xiàn)象也日益嚴重。為確定水體的環(huán)境以及水土流失現(xiàn)狀，對水體的監(jiān)測就異常重要。現(xiàn)有的監(jiān)測方法中，其往往通過人為的方式進行實地監(jiān)測，其難以對水體整體進行全方位的概覽；部分地區(qū)采用雷達衛(wèi)星進行遠距離遙感，但其圖像清晰程度受到限制，并且難以獲取實地數(shù)據(jù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其可在大范圍內(nèi)對較長水體的水質(zhì)狀況，以及水土流失程度進行監(jiān)測。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明涉及一種基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其包括如下具體步驟:
O將水體劃分為多個流域，根據(jù)每一個流域內(nèi)的水體環(huán)境對該流域內(nèi)的無人機航線進行規(guī)劃；
2)設置無人機在步驟I)所述的航線內(nèi)進行巡航，并通過無人機，以及搭載在無人機上的遙感設備獲取其巡航流域，以及流域周邊的圖像數(shù)據(jù)；
3 )對于步驟2 )中，通過無人機、以及搭載在無人機上的檢測設備對流域內(nèi)水道兩岸的土壤參數(shù)進行檢測。
[0005]作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟I)中，水體內(nèi)每一個流域中分別設置有一架無人機對流域進行巡航，采用上述設計，其可通過多架無人機對水體內(nèi)不同流域進行監(jiān)測，避免單一無人機續(xù)航不足等問題。
[0006]作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟I)中，對無人機航線進行規(guī)劃的具體方法為:將流域按照水流方向分割為彼此平行的多個次級流域；在每一個次級流域的邊緣部位選取多個定位點，設置無人機依次通過所有次級流域上的定位點。采用上述設計，其可通過無人機在多個次級流域內(nèi)的順序巡航，實現(xiàn)無人機對流域的全方位勘探，從而獲取流域內(nèi)各個位置的數(shù)據(jù)。
[0007]作為本發(fā)明的一種改進，所述次級流域的寬度至多為4米；所述次級流域中，其延水流方向的兩條側邊上分別設置有至少5個定位點，垂直于水流方向的兩條側邊上分別設置有至少I個定位點；所述無人機在流域內(nèi)按照從左至右的順序依次通過各個次級流域。采用上述設計，其可確保無人機在次級流域內(nèi)進行完整的巡航。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟2)中，對于所述步驟2)中，獲取流域，以及流域周邊的圖像數(shù)據(jù)的具體方法為:
5.1)無人機在第一高度層內(nèi)按照步驟I)中設定的航線進行巡航，并對流域內(nèi)水面進行拍攝，從而獲取水面圖像數(shù)據(jù)；
5.2)當無人機完成步驟5.1)中設置的巡航航線與圖像獲取后，無人機達到流域岸邊，且下降至第二高度層，無人機通過在豎直平面的拍攝，獲取流域兩岸的側向視圖數(shù)據(jù)。
[0009]采用上述設計，其可在獲取流域內(nèi)水面圖像后，單獨對流域兩岸的土壤層進行圖像獲取，從而可獲取更為精確的流域環(huán)境與水土流失狀況。水體圖像中，其可通過水體的水色，水位等因素判斷水體的質(zhì)量，同時，通過水體周邊的植被覆蓋情況從而得知流域內(nèi)的水土流失狀況。對于流域兩岸的圖像數(shù)據(jù)，其可得到流域兩岸土壤土質(zhì)層內(nèi)的分布，并可在一定程度上獲知土壤的成分，從而通過對流域兩岸的土壤分析，獲取流域水土流失的狀況。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進，所述第一高度層的距水面高度至少為5米，第二高度層的局水面高度至多為I米；所述無人機獲取流域兩岸的側向視圖數(shù)據(jù)的離岸距離至多為
1.5米。采用上述設計，其可對流域內(nèi)水面與流域兩岸實現(xiàn)精確的遙感測繪。
[0011]作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟3)中，檢測設備包括土壤硬度計與坡度檢測儀，其均設置在無人機機身的下端面上。
[0012]所述步驟3)中，通過無人機、以及搭載在無人機上的檢測設備對流域內(nèi)水道兩岸的土壤參數(shù)進行檢測的具體方法為:
8.1)當無人機完成步驟5.2)中對流域兩岸的側向視圖數(shù)據(jù)獲取后，通過將土壤硬度儀插入流域兩岸的土層中，獲取土壤硬度；
8.2)無人機完成步驟8.1)后，通過將坡度檢測儀與流域兩岸的土層接觸，從而獲取流域兩岸土層的坡度。
[0013]采用上述設計，其可通過對流域兩岸內(nèi)的土壤層的硬度與坡度進行分析，獲取土壤可蝕性與傾斜度的相關數(shù)據(jù)，從而獲取流域水土流失的狀況；當土壤硬度交底，且坡度過大時，則該流域易于發(fā)生水土流失。
[0014]采用上述技術方案的基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其可通過無人機在流域內(nèi)進行巡航，獲取流域內(nèi)水面的水色、水位等數(shù)據(jù)，從而對流域內(nèi)水體質(zhì)量進行實時監(jiān)測；同時，其通過無人機對流域兩岸的監(jiān)測，以及獲取流域兩岸的土壤相關數(shù)據(jù)，從而對流域內(nèi)的水土流失狀態(tài)進行確認。

【具體實施方式】
[0015]下面結合【具體實施方式】，進一步闡明本發(fā)明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0016]一種基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其包括如下具體步驟: O將水體劃分為多個流域，根據(jù)每一個流域內(nèi)的水體環(huán)境對該流域內(nèi)的無人機航線進行規(guī)劃；
2)設置無人機在步驟I)所述的航線內(nèi)進行巡航，并通過無人機，以及搭載在無人機上的遙感設備獲取其巡航流域，以及流域周邊的圖像數(shù)據(jù)；
3 )對于步驟2 )中，通過無人機、以及搭載在無人機上的檢測設備對流域內(nèi)水道兩岸的土壤參數(shù)進行檢測。
[0017]作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟I)中，水體內(nèi)每一個流域中分別設置有一架無人機對流域進行巡航，采用上述設計，其可通過多架無人機對水體內(nèi)不同流域進行監(jiān)測，避免單一無人機續(xù)航不足等問題。
[0018]作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟I)中，對無人機航線進行規(guī)劃的具體方法為:將流域按照水流方向分割為彼此平行的多個次級流域；在每一個次級流域的邊緣部位選取多個定位點，設置無人機依次通過所有次級流域上的定位點。采用上述設計，其可通過無人機在多個次級流域內(nèi)的順序巡航，實現(xiàn)無人機對流域的全方位勘探，從而獲取流域內(nèi)各個位置的數(shù)據(jù)。
[0019]作為本發(fā)明的一種改進，所述次級流域的寬度為4米；所述次級流域中，其延水流方向的兩條側邊上分別設置有5個定位點，垂直于水流方向的兩條側邊上分別設置有I個定位點；所述無人機在流域內(nèi)按照從左至右的順序依次通過各個次級流域。采用上述設計，其可確保無人機在次級流域內(nèi)進行完整的巡航。
[0020]作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟2)中，對于所述步驟2)中，獲取流域，以及流域周邊的圖像數(shù)據(jù)的具體方法為:
5.1)無人機在第一高度層內(nèi)按照步驟I)中設定的航線進行巡航，并對流域內(nèi)水面進行拍攝，從而獲取水面圖像數(shù)據(jù)；
5.2)當無人機完成步驟5.1)中設置的巡航航線與圖像獲取后，無人機達到流域岸邊，且下降至第二高度層，無人機通過在豎直平面的拍攝，獲取流域兩岸的側向視圖數(shù)據(jù)。
[0021]采用上述設計，其可在獲取流域內(nèi)水面圖像后，單獨對流域兩岸的土壤層進行圖像獲取，從而可獲取更為精確的流域環(huán)境與水土流失狀況。水體圖像中，其可通過水體的水色，水位等因素判斷水體的質(zhì)量，同時，通過水體周邊的植被覆蓋情況從而得知流域內(nèi)的水土流失狀況。對于流域兩岸的圖像數(shù)據(jù)，其可得到流域兩岸土壤土質(zhì)層內(nèi)的分布，并可在一定程度上獲知土壤的成分，從而通過對流域兩岸的土壤分析，獲取流域水土流失的狀況。
[0022]作為本發(fā)明的一種改進，所述第一高度層的距水面高度為5米，第二高度層的局水面高度為I米；所述無人機獲取流域兩岸的側向視圖數(shù)據(jù)的離岸距離為1.5米。采用上述設計，其可對流域內(nèi)水面與流域兩岸實現(xiàn)精確的遙感測繪。
[0023]作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟3)中，檢測設備包括土壤硬度計與坡度檢測儀，其均設置在無人機機身的下端面上。
[0024]所述步驟3)中，通過無人機、以及搭載在無人機上的檢測設備對流域內(nèi)水道兩岸的土壤參數(shù)進行檢測的具體方法為:
8.1)當無人機完成步驟5.2)中對流域兩岸的側向視圖數(shù)據(jù)獲取后，通過將土壤硬度儀插入流域兩岸的土層中，獲取土壤硬度；
8.2)無人機完成步驟8.1)后，通過將坡度檢測儀與流域兩岸的土層接觸，從而獲取流域兩岸土層的坡度。
[0025]采用上述設計，其可通過對流域兩岸內(nèi)的土壤層的硬度與坡度進行分析，獲取土壤可蝕性與傾斜度的相關數(shù)據(jù)，從而獲取流域水土流失的狀況；當土壤硬度交底，且坡度過大時，則該流域易于發(fā)生水土流失。
[0026]采用上述技術方案的基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其可通過無人機在流域內(nèi)進行巡航，獲取流域內(nèi)水面的水色、水位等數(shù)據(jù)，從而對流域內(nèi)水體質(zhì)量進行實時監(jiān)測；同時，其通過無人機對流域兩岸的監(jiān)測，以及獲取流域兩岸的土壤相關數(shù)據(jù)，從而對流域內(nèi)的水土流失狀態(tài)進行確認。本發(fā)明方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。
【權利要求】
1.一種基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其特征在于，所述基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法包括如下具體步驟: 1)將水體劃分為多個流域，根據(jù)每一個流域內(nèi)的水體環(huán)境對該流域內(nèi)的無人機航線進行規(guī)劃； 2)設置無人機在步驟I)所述的航線內(nèi)進行巡航，并通過無人機，以及搭載在無人機上的遙感設備獲取其巡航流域，以及流域周邊的圖像數(shù)據(jù)； 3)對于步驟2)中，通過無人機、以及搭載在無人機上的檢測設備對流域內(nèi)水道兩岸的土壤參數(shù)進行檢測。
2.按照權利要I所述的基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其特征在于，所述步驟I)中，水體內(nèi)每一個流域中分別設置有一架無人機對流域進行巡航。
3.按照權利要I所述的基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其特征在于，所述步驟I)中，對無人機航線進行規(guī)劃的具體方法為:將流域按照水流方向分割為彼此平行的多個次級流域；在每一個次級流域的邊緣部位選取多個定位點，設置無人機依次通過所有次級流域上的定位點。
4.按照權利要求2或3所述的基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其特征在于，所述次級流域的寬度至多為4米；所述次級流域中，其延水流方向的兩條側邊上分別設置有至少5個定位點，垂直于水流方向的兩條側邊上分別設置有至少I個定位點；所述無人機在流域內(nèi)按照從左至右的順序依次通過各個次級流域。
5.按照權利要求1所述的基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其特征在于，所述步驟2)中，對于所述步驟2)中，獲取流域，以及流域周邊的圖像數(shù)據(jù)的具體方法為: 5.1)無人機在第一高度層內(nèi)按照步驟I)中設定的航線進行巡航，并對流域內(nèi)水面進行拍攝，從而獲取水面圖像數(shù)據(jù)； 5.2)當無人機完成步驟5.1)中設置的巡航航線與圖像獲取后，無人機達到流域岸邊，且下降至第二高度層，無人機通過在豎直平面的拍攝，獲取流域兩岸的側向視圖數(shù)據(jù)。
6.按照權利要求5所述的基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其特征在于，所述第一高度層的距水面高度至少為5米，第二高度層的局水面高度至多為I米；所述無人機獲取流域兩岸的側向視圖數(shù)據(jù)的離岸距離至多為1.5米。
7.按照權利要I所述的基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其特征在于，所述步驟3)中，檢測設備包括土壤硬度計與坡度檢測儀，其均設置在無人機機身的下端面上。
8.按照權利要I所述的基于無人機的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其特征在于，所述步驟3)中，通過無人機、以及搭載在無人機上的檢測設備對流域內(nèi)水道兩岸的土壤參數(shù)進行檢測的具體方法為: 8.1)當無人機完成步驟5.2)中對流域兩岸的側向視圖數(shù)據(jù)獲取后，通過將土壤硬度儀插入流域兩岸的土層中，獲取土壤硬度； 8.2)無人機完成步驟8.1)后，通過將坡度檢測儀與流域兩岸的土層接觸，從而獲取流域兩岸土層的坡度。
【文檔編號】G01N3/40GK104132941SQ201410390298
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權日:2014年8月11日
【發(fā)明者】李小俊, 徐寅龍 申請人:江蘇恒創(chuàng)軟件有限公司