一种基于无人机LiDAR技术的山洪风险分析系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及山洪风险分析技术领域，尤其涉及一种基于无人机LiDAR技术的山洪风险分析系统。
【背景技术】
[0002]山洪灾害是山丘区在一定强度或持续降雨下，因特殊的地形地质条件而发生的自然灾害，它具有突发、易发、多发、破坏性大和防治困难的鲜明特点，往往对局部地区造成毁灭性灾害，造成重大的生命财产损失。山洪风险分析系统汇集基础数据、调查成果数据、以及分析评价成果数据，通过数据展示、数据统计分析，建立一套基于洪水风险图的山洪风险分析体系，有利于提高山洪防治工作效率。
[0003]目前的山洪风险分析系统，山洪灾害防治区基础数据采集所需的人工外业工作量较多、效率低，传统的航测或卫星遥感数据无法满足洪水风险图的编制对数据高精度和时效性的要求。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种基于无人机LiDAR技术的山洪风险分析系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]—种基于无人机LiDAR技术的山洪风险分析系统，包括无人机数据采集系统、地面站和指挥中心，所述无人机数据采集系统与所述地面站通信连接，所述地面站与所述指挥中心通信连接;所述无人机数据采集系统包括无人机以及安装在所述无人机上的激光雷达扫描设备，所述地面站包括数据采集传输装置和无人机控制装置，所述无人机控制装置与所述无人机通信连接，所述数据采集传输装置分别与所述激光雷达扫描设备和所述指挥中心通信连接。
[0007]优选地，所述无人机数据采集系统还包括安装在所述无人机上的卫星导航定位设备，所述卫星导航定位设备与所述数据采集传输装置通信连接。
[0008]优选地，所述无人机数据采集系统还包括安装在所述无人机上的惯性测量仪，所述惯性测量仪与所述数据采集传输装置通信连接。
[0009]优选地，所述无人机数据采集系统与所述地面站通过微波无线通信连接。
[0010]优选地，所述地面站与所述指挥中心通过有线或无线通信连接。
[0011]优选地，所述地面站与所述指挥中心通过3G网络通信连接。
[0012]优选地，所述地面站还包括显示器，所述显示器分别与所述数据采集传输装置和所述无人机控制装置电连接。
[0013]优选地，所述地面站还包括输入设备，所述输入设备与所述无人机控制装置电连接。
[0014]优选地，所述地面站设置在山洪灾害防治区。
[0015]优选地，所述指挥中心设置在防汛指挥中心。
[0016]本实用新型的有益效果是:本实用新型实施例提供的基于无人机LiDAR技术的山洪风险分析系统，通过使用搭载激光雷达扫描设备的无人机组成的无人机数据采集系统，将采集到的点云数据和影像数据通过地面站传输至指挥中心，在指挥中心快速生成高精度DEM成果、高精度D0M成果，三维模型，河道纵横断面图，能减少人工外业工作量，并实现洪水风险图的快速绘制与管理，供进一步做洪水模拟预报和灾情统计评估，显著提高了工作效率，保证更加可靠地及时地完成山洪风险分析工作。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型提供的基于无人机LiDAR技术的山洪风险分析系统的结构示意图。
[0018]图中，各符号的含义如下:
[0019]1无人机数据采集系统，2地面站，3指挥中心，4无人机，5激光雷达扫描设备，6数据采集传输装置，7无人机控制装置，8卫星导航定位设备，9惯性测量仪，10显示器，11输入设备。
【具体实施方式】
[0020]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0021]如图1所示，本实用新型提供了一种基于无人机LiDAR技术的山洪风险分析系统，包括无人机数据采集系统1、地面站2和指挥中心3，无人机数据采集系统1与地面站2通信连接，地面站2与指挥中心3通信连接;无人机数据采集系统1包括无人机4以及安装在无人机4上的激光雷达扫描设备5，地面站2包括数据采集传输装置6和无人机控制装置7，无人机控制装置7与无人机4通信连接，数据采集传输装置6分别与激光雷达扫描设备5和指挥中心3通信连接。
[0022]上述结构的山洪风险分析系统，通过控制和管理无人机的飞行线路，以无人机上安装的激光雷达扫描设备，对山洪灾害防治区进行激光雷达扫描监测，获取影像和点云数据，并向地面站实时无线下传影像、点云数据和无人机飞行状态数据;地面站集成了无人机控制装置和数据采集传输装置，通过无人机控制装置实现无人机巡航路线规划、巡查自导航，通过数据采集传输装置实现点云数据和影像数据无线传输与动态接收;指挥中心无线或有线通信实时接收地面站的动态监测数据，并实现对监测数据快速处理和分析，包括航带点云拼接、点云自动过滤、点云分类、和接边处理，生成高精度DEM、DOM、DLG数据成果、房屋桥梁模型、以及河道断面图，各类数据成果可进行套合，编制洪水风险图，并进行山洪风险分析。
[0023]其中，地面站指令是向无人机上的飞控模块发送的行动指令，包括起飞、上升、下降、悬停、按指定方向前进、拍照模式切换、拍照或摄像开启与结束动作、数据下载、上传航线、按航线自驾以及云台方向、倾角调整等。
[0024]数据采集传输装置可以内置地面监控软件、数据回收软件和数据快速处理软件等。
[0025]实际的工作过程为:
[0026]无人机数据采集系统可以通过无线信号收发器接收地面站的无人机控制装置发送的指令，无人机根据该指令按规划航线，对监测区域进行巡回监测，通过无人机上搭载的激光雷达扫描设备获取点云数据及影像数据，并将点云数据、影像数据和无人机的飞行数据实时传传输至地面站的数据采集传输装置中；数据采集传输装置再将接收到的数据传输至指挥中心，指挥中心对接收到的数据进行如下分析和处理:
[0027]指挥中心对地面站传过来的影像数据和点云数据进行点云拼接、点云自动过滤、点云分类、和接边处理等处理加工，生成高精度DEM、D0M、DLG数据成果、房屋桥梁模型、以及河道断面图，并对数据成果进行套合，同时结合社会经济情况、历史山洪灾害情况等数据，将暴雨计算结果、洪水分析结果直观展现在数据成果图件上，生成包含洪水演进路线、到达时间、淹没水深、淹没范围及流速大小等预测信息的洪水风险图，为山洪预警、预案编制、指挥调度等工作提供支撑。
[0028]通过指挥中心具有的预测预报及模拟分析功能，可以进行山洪灾害分析评价、危险区范围划定，防洪现状分析;还可以动态模拟洪水淹没过程，为人员及物资的指挥调度提供直接依据。
[0029]根据洪水动态模拟分析与洪水风险图，利用指挥中心系统的应急指挥功能进行人员物资管理与调度方案的制定。
[0030]将信息服务结合GIS地图对山洪灾害调查数据信息进行查询展示。分析模拟中编制高精度且信息量丰富的洪水风险图，并在二三维场景中进行洪水动态模拟分析。评估统计中根据影像以及点云数据提取的洪水受灾范围，将社会经济信息展布在行政区划地图上，然后与积水范围进行叠加，从而统计出受洪水影响的社会经济信息。在此基础上，辅助防汛指挥心进行应急预案编制及指挥调度。
[0031]指挥中心采用高配置服务器，在数据处理过程中对无人机数据采集系统获取的数据解算、分类工作中对数据进行二级检查二级备份的管理方式，避免因激光点云数据量大而造成成果丢失等情况。
[0032]可见，本实施例中，无人机数据采集系统主要负责采集数据，地面站用于对数据进行中转传输和对无人机进行控制，指挥中心用于对采集数据进行分析和处理。
[0033]本实施例提供的山洪风险分析系统具有以下优点:
[0034]无人机搭载激光雷达扫描设备获取激光点云数据，不受天气、地域的影响、可穿透树木与植被得到地表信息、具有获取高密度点云且直接获得三维信息等优势，相对于传统的地形测量及航飞等采集手段具有明显优势，从时间上、空间上均显灵活，便于对山洪灾害流域范围内要素的提取及判别，通过点云数据将航空影像在立体测图时无法获取的基础信息进行补测，可以获取高精度DEM、D0M、DLG数据成果、房屋桥梁模型、以及河道断面图，可保证数据的时效性，为洪水风险图编制、危险区划定、预案编制、指挥调度等工作提供支撑。
[0035]地面站集成了无人机飞行控制与数据无线传输功能，实现地面监控、数据回收及数据预处理、并将数据实时传输至指挥中心，实现了地面站操作平台和指挥中心应用平台