第A08版:ENR

无人机在环境工程中发挥巨大作用

1月19日,美国陆军工兵部队和来自美国、英国和荷兰的国际组织出版了一本《与自然共存的工程地图册》。该册长达261页,以打印输出或免费下载的形式提供,展示了世界各地56个项目,这些项目应用了一项倡议,支持与自然共存的工程,而不是对抗自然,以此来保护环境、提升基础设施和生活质量。

与自然共存的工程试图利用自然力和缓冲风险的自然特征,如湿地和水道,以增强可持续、有弹性、多用途的基础设施系统。该倡议包括一个研究项目网络、实地演示和交流活动,重点是鼓励创新。

其中一个技术亮点是无人驾驶飞机,它能够快速、安全、重复地在大面积复杂地形上对项目区域、勘测地点以及项目执行和绩效进行监控,同时对环境仅有轻微的影响。

“我们越来越多地使用无人机”,美国陆军环境科学高级研究科学家托德·S·布里奇斯说,他在密西西比州维克斯堡的工程兵研发中心工作。他统领全美与自然共存的工程倡议的工作。

布里奇斯说,无人机给规划者提供了一个优越的视角,无论是在他们设计项目的时候,还是在他们监控建筑和结果的时候,特别是针对海岸和湿地的监控。布里奇斯说:“获取高程数据非常重要,获取有质量的数据可能很难。“使用安装雷达的无人机能方便地观察地形,尤其是在精确到几英寸的情况下。”他说,远距离测量技术有助于监测环境及其演变。“如果你要对环境进行工程设计,你必须理解环境——尤其是对景观的演绎过程的理解。”

美国陆军陆战队费城区作战部门的项目经理莫妮卡·斯泰恩说,她的团队已经使用无人机来帮助记录和监控新泽西几个与自然共存工程项目的进展情况,包括地图册第86页上的莫迪凯岛项目。另一个用途是在阿瓦隆附近“薄层铺设”疏浚物以恢复沼泽,并在环岛附近建造两个筑巢栖息地。美国陆军陆战队在阿瓦隆附近的后海湾建立的七英里岛生活实验室,计划使用更多的无人机。

美国大自然保护协会的几名项目经理也说,出于同样的原因,越来越多的无人机被用于河床修复项目,个人咨询机构也在为此挑选当地项目。

新泽西土木和环境工程公司德雷斯顿·罗宾的测量员格雷格·格罗欧使用无人机为新泽西州蓬顿湖的一个公民团体提供无偿服务,该团体由景观设计师劳伦·维尼领导,她也是该公司认证的洪泛区经理。她的志愿者组织——蓬顿湖洪水咨询委员会,想要找到并评估因倒塌的树木和残破水坝阻碍镇上三条河流畅通所带来的洪水风险。2018年春天的一场大雪摧毁了河岸区的大量的树木。委员会希望帮助该镇调查问题并计划采取补救措施。

维尼说,格罗欧想出一种方法,并进行了11次飞行,对6.5英里水道连续拍摄高分辨率的图像。“有几个图像显示残渣碎片堵塞了超过一半的河道”,她说。“大多数都是倒塌的树木。”

该委员会将无人机的KML输出端口与免费的QGIS软件相接,用于数据管理,并在谷歌地球的航拍照片上标注了96个障碍物的位置信息,并按照严重程度对其进行了排列。该镇将数据传递给工程师,以制定工作计划。

“我们发现这比以前完全由志愿者在没有专业测量员的情况下完成的评估更加准确。”她说,通过基于GIS项目上的无人机照片来撰写报告,规划者现在知道“障碍就在那里,你可以在上面贴上经纬度,看看到底需要解决什么问题。”这项研究带来另一个好处是,它使当地城镇居民享受的联邦洪水保险费率有所降低,从而每年为他们节省了30万美元。

“利用无人机工作绝对是一件可以快速、轻松、安全地完成的事情——对志愿者来说,安全是头等大事”,维尼说。

制定计划并执行该任务的格罗欧将他使用的大疆DJI Matrice 210无人机称为“野兽”。他说他之所以选择它,是因为它可以携带各种传感器和一台带有三个不同视角的可互换镜头的相机。它可以仰视,可以俯视,而且耐候性好,小到可以装在汽车里,易于组装,便于快速移动。它的重量使它足以在恶劣天气下保持稳定,飞行时间约为20分钟,“尽管在低于35华氏度(1.7摄氏度)的天气下,飞行时间减少了10%或15%”,格罗欧说。

格罗欧说,他用这些步骤来规划他的任务:

●查看谷歌地图中的河流段,找到河岸顶部与河岸之间距离的最小/最大基本图像宽度。

●将基础距离乘以1.5至2倍以获得差异,并允许查看泛河床区域的上下游。

●确定飞行的高度,选定镜头,以获得帧中的宽度。

●确定在所需高度捕获从上到下的图像高度(地面覆盖)。

●求解速度,使80%的图像高度在2秒内移动(他的无人机能够捕获图像的最大速率),以获得一系列重叠20%的图像。

●检查FAA空域,了解无人机在该区域的使用限制。

●使用飞行规划软件,在河流中心线上规划路线,包括起飞和降落点。预计电池消耗。

●侦察起飞和降落点、每个路段的视线距离、障碍物和危险。注意鸟类!

●在天气条件允许时飞行。

2019-02-21 2 2 建筑时报 content_558.html 1 3 无人机在环境工程中发挥巨大作用 /enpproperty-->