无人机在水利水电工程测量中的应用研究

杨应付

武汉思拓人力资源开发有限公司 644600

摘要：水利水电工程大多坐落于高山峡谷、河道流域等复杂地形区域，传统人工测量、全站仪、GPS地面测量模式，存在作业效率低下、安全风险突出、数据覆盖不全、精细化程度不足等诸多短板，难以适配现代水利工程智能化、高精度、全周期的建设运维需求。无人机测绘技术依托机动灵活、成本低廉、环境适应性强、数据精度高等核心优势，融合倾斜摄影、激光雷达扫描、实景三维建模、雷达测流等先进技术，彻底革新了传统水利测量作业模式。本文主要针对水利水电工程测量中无人机技术的应用进行详细分析与探讨，旨在推动测量方式向数字化、智能化和实时化方向发展，有效支撑水利水电工程全生命周期管理与高质量发展。

关键词：无人机；水利水电工程；工程测量；三维建模；水文监测；智能测绘

引言

依据《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》和《数字孪生水网建设技术导则》的总体部署，水利水电工程信息化、数字化水平不断提升，对测绘技术与数据获取手段提出了更高要求。水利水电工程是我国水资源优化配置、防洪减灾、水力发电、农田灌溉、生态保护的核心基础设施，是保障国民经济稳定发展、民生安居乐业的重要基石。工程测量作为水利水电项目规划选址、施工建设、运维管理、应急处置全生命周期的基础性、先导性工作，测量数据的精准度、完整性、时效性，直接决定工程设计的科学性、施工的安全性、运维的有效性。水利水电工程多数处于地形复杂、水文条件多变区域，涵盖大坝、堤防、水库、引水隧洞等结构，工程施工与运行涉及广泛的测量与监测任务，精准掌握工程环境与设施状态是保障工程安全运行的关键^[1]。当前，无人机测量已广泛应用于大坝变形监测、河道流速测量、洪水灾害应急监测、三维地形建模与水质智能监控等领域，解决了传统测绘在复杂环境中作业难度大、效率低、信息获取不全面等问题。在此背景下，推动无人机技术在水利水电工程测量中的深度融合，既是实现智慧水利体系和数字孪生流域建设的重要途径，也是水利行业实现高质量发展的关键环节。

一、无人机在水利水电工程测量中的重要意义

（一）规避高危作业风险，筑牢安全生产底线

水利水电测绘作业的安全风险始终是行业重难点，传统测量需要工作人员深入深山陡坡、临水边坡、高空坝体、湍急河道周边等高危区域徒步作业，极易发生山体滑坡、坠落、溺水等安全事故，作业安全隐患极大。无人机采用空中非接触式测绘模式，无需人员进入危险作业区域，可远程完成全域数据采集工作。在马来西亚某海外水电站项目中，测区覆盖12平方公里原始山林，地形落差达800米，人员无法徒步抵达作业，通过无人机航测顺利完成全域测绘，彻底规避了人工高危作业风险。同时，在暴雨、汛期等恶劣工况下，无人机可常态化开展巡检测绘，填补了传统恶劣天气无法作业的空白，全方位保障测绘人员人身安全与工程作业安全。

（二）提升测绘作业效率，缩短工程建设周期

传统地面测量采用逐点采集模式，面对大面积库区、长距离河道、大范围山地工地，作业流程繁琐、周期漫长，严重制约工程前期规划与施工进度。而无人机测绘可实现大范围、快速化数据采集，单日作业覆盖面积远超传统人工模式。孟底沟水电站渣场测绘数据显示，传统人工与全站仪联合测绘完成全域作业需30天，无人机搭载激光雷达设备仅2天即可完成全部地形数据采集，作业效率提升十余倍。高效的测绘模式能够快速输出地形影像、高程数据、三维模型等成果，有效缩短工程踏勘、方案设计、施工筹备周期，为水利工程提速增效提供有力支撑。

（三）提高测量数据精度，适配精细化工程需求

现代专业测绘无人机搭载高精度激光雷达与倾斜摄影设备，可穿透地表植被遮挡，获取厘米级，甚至毫米级三维点云数据，完全符合《水利水电工程测量规范》精度要求。相较于传统单点测量数据零散、细节缺失、误差偏大的问题，无人机可全方位采集全域数据，生成数字正射影像、数字高程模型、实景三维模型等多元化成果，数据完整性、精准度大幅提升。宁夏水文中心在水库下游河道勘测工作中，采用无人机倾斜摄影结合贴近摄影技术，实现河道、泄洪洞重点部位毫米级精度测量，精准还原工程地形与结构细节，为工程设计、隐患排查、库容核算提供精准的数据支撑，适配现代水利精细化、标准化建设需求^[2]。

（四）节约项目建设成本，兼具生态与经济效益

传统水利测绘需要投入大量测量人员、地面设备、交通物资，长期作业成本高昂，且山地测绘需砍伐植被开辟作业通道，易破坏生态环境。无人机测绘仅需1-2名操作人员即可完成全域作业，设备运维简单、人力成本极低，同时无需大规模清障作业。云南曲靖水利新能源项目实践证明，无人机测绘可减少80%的林木砍伐量，在降低施工成本的同时，最大限度保护区域生态植被，实现经济效益与生态效益双向兼顾。此外，无人机测绘成果可一次采集、多次复用，适配规划、施工、运维、审计等多场景使用，大幅提升数据利用率，降低工程全周期测绘成本。

二、无人机在水利水电工程测量中的实际应用

（一）工程前期地形测绘与规划设计应用

地形地貌测绘是水利水电工程前期选址、线路规划、方案设计、征地踏勘的核心基础工作，直接决定工程整体布局的合理性。传统人工踏勘仅能获取局部地形数据，难以全面掌握大范围区域地貌特征，方案设计易存在偏差。无人机倾斜摄影测量技术可快速采集全域高清影像，通过专业软件处理生成实景三维模型、正射影像图、高程地形图，直观呈现场地地形、地物、地貌分布情况，为工程规划提供可视化数据支撑。

中建八局咸丰后家河水库项目中，项目团队全程采用无人机航测技术开展前期勘测，快速生成场地三维模型，并与BIM模型深度联动，实现地形数据一次采集、多场景复用。依托可视化三维模型，设计团队精准完成坝址选址、施工场地布局、施工道路规划等工作，快速完成多套施工方案比选，有效规避地形阻碍，优化工程设计方案，大幅缩短前期踏勘与设计周期。项目实施中，无人机航测贯穿项目前期全流程，优势显著。通过高空俯瞰与三维建模快速掌握地形，减少外业踏勘；倾斜摄影模型与BIM数据联动，实现“一次采集、多场景复用”，减轻测量负担；三维可视化成果为多方团队提供统一沟通平台，加速方案比选与问题闭环。项目团队遵循标准化流程，确保数据精度与交付效率，为后续施工奠定基础。

（二）水库三维建模与库容淤积复核应用

水库作为防洪减灾、水资源调度、农业灌溉的核心水利设施，长期运行中易出现泥沙淤积、库容衰减等问题，定期开展库容复核、地形更新、淤积测算是水库运维管理的重点工作。传统库容测量方式作业烦琐、数据更新滞后，难以精准反映水库真实库容状态，而无人机激光雷达测绘技术可实现水陆一体化精准测量，高效完成库容核算与淤积分析。

浙江永康杨溪水库库容复核工程中，项目采用无人机激光雷达测量技术开展陆域地形测绘，水下部分采用基于ZJCORS的网络RTK三维水深测量模式进行，陆域部分采用网络RTK技术进行施测和无人机激光雷达测量。外业工作完成后，对所采集的数据进行检查、计算、校对，计算各测点高程，进行水下地形与陆域地形融合拼接，绘制地形图。结合水下三维水深测量数据，整合生成水库全域高精度地形数据，精准完成库容曲线复核与淤积量测算，解决了传统人工测量数据偏差大、更新不及时的痛点，复核成果顺利通过省级评审。宁夏水利厅在全域水库普查工作中，利用无人机完成5个县30座水库34平方公里地物范围的影像数据采集，构建水库三维数字模型，系统化完成区域水库库容统计与淤积分析，为区域水资源精细化调度、防洪预案编制提供核心数据支撑。针对水草覆盖、围网遮挡等无人船无法作业的水域，无人机可搭配测深设备空中悬停作业，补齐水下测量盲区，大幅提升库容复核的全面性与精准度^[3]。

（三）河道水文监测与截流工程应用

河道流速、流量、水位、水流轨迹等水文数据，是河道治理、水电截流、防汛调度的关键依据，传统定点水文监测设备覆盖范围有限，无法适配动态施工场景。无人机搭载雷达测流系统，可灵活调整监测点位，实现全河段、全天候动态水文监测，高效适配水电截流、河道整治等重点工程作业需求。

旭龙水电站大江截流核心施工阶段，项目采用新型HP3300型无人机测流系统，该无人机测流系统配备有一个微型摄像头，通过照射雷达测量区域，拍摄区域照片，便于测量人员实时观察水情及周边环境，可用于判断数据可靠性；而无人机自身带有的前视摄像头在此次项目中可用于拍摄截流段整体的施工状态。HP3300无人机测流系统实时采集截流河段水位、流速、流量数据，全程跟踪水流动态变化，精准捕捉截流关键节点水文参数，为施工方案调整、截流安全管控、模型试验分析提供实时数据支撑，保障大江截流工程顺利完成。同时，宁夏引黄灌区利用无人机机载激光雷达技术，完成引黄灌区4处退水监测断面地形测绘，快速生成厘米级精度的数字高程模型，解决了传统人工测量在泥沙淤积、高边坡等复杂河道地形中存在的效率低、精度差及安全风险高等问题，针对闸口周边地形特征优化了低空飞行航线，并引入点云滤波与特征提取算法，有效剔除植被遮挡、水面反光等干扰因素，精准还原了河床与岸坡的三维地形形态。相比传统人工测量方式，作业时间缩短50%以上，且避免了人员涉水作业的安全隐患，为灌区水量分析、水资源调配、河道治理提供精准数据支撑。

（四）坝体堤防巡检与工程安全监测应用

大坝、堤防、边坡等水利结构长期受水流冲刷、雨水侵蚀、地质沉降影响，易产生裂缝、渗漏、管涌、坍塌等安全隐患，常态化安全巡检是保障工程稳定运行的关键。传统人工巡检视野有限、效率低下，隐蔽隐患难以排查，而无人机搭载高清摄像、热红外传感器，可实现全方位、无死角精细化巡检。

日常运维中，无人机可快速采集坝体、堤防表面高清影像，通过AI图像识别技术自动排查表面破损、裂缝、渗漏痕迹等问题，热红外设备可精准识别坝体内部隐蔽渗漏、空洞等肉眼无法察觉的隐患，实现隐患早发现、早处置。在2023年涿州暴雨防汛应急救援中，无人机快速完成灾区水利设施全域三维建模，快速完成核心区域测绘，精准识别堤防损毁、河道堵塞、坝体破损等险情，提升救援处置效率。同时，在水库泄洪设施巡检工作中，无人机贴近摄影技术可精准采集泄洪洞、溢洪道细微结构数据，为工程检修、隐患治理提供精准依据。

（五）工程施工管控与数字化验收应用

在水利水电工程施工阶段，无人机可常态化开展航测作业，定期采集施工区域影像与地形数据，对比设计模型与实际施工状态，实时监控施工进度、土方填筑、边坡修整、场地布局等施工情况，及时发现施工偏差、违规施工等问题，助力施工精细化管控。同时，无人机生成的三维实景模型可直接对接智慧水利平台与BIM系统，构建工程数字孪生模型，实现施工全过程数字化溯源。

在工程竣工验收阶段，无人机全域测绘数据可作为验收核心依据，精准核对工程建设规模、结构尺寸、场地整治情况，替代传统人工逐点验收模式，大幅提升验收效率与公正性。此外，无人机航测数据可与GIS技术融合，用于水利工程审计、土地利用核查、违规建设排查等工作，助力水利工程规范化、数字化管理^[4]。

结语

综上所述，无人机技术在水利水电工程测量中的全面应用，实现了测绘作业的高效化、数据采集的精细化与信息处理的智能化，有效提升了工程全生命周期管理水平。通过多平台无人机遥感系统、激光雷达测绘技术及智能传感集成应用，有效推动了水利水电工程测量技术向数字化、智慧化转型。在工程前期规划设计、水库库容复核、河道水文监测、坝体安全巡检、施工管控与应急防汛等全场景工作中，展现出极强的适配性与实用性。现阶段，无人机在水利水电测量领域的应用仍存在一定短板，复杂气象与地形环境下飞行稳定性不足、高端数据处理人才匮乏、行业统一作业标准不完善等问题，一定程度上制约了技术的深度普及。未来，随着低空经济、智能传感、人工智能、数字孪生技术的持续升级，通过持续优化无人机设备性能、完善行业作业标准、强化专业人才培养、推进多技术深度融合，无人机测绘技术将进一步赋能水利水电工程全生命周期管理，推动水利工程测量向智能化、精细化、数字化、一体化方向高质量发展，为我国水资源高效利用、防洪减灾体系完善、水利基础设施现代化建设提供更有力的技术保障。

参考文献

[1]张雪梅. 水利水电工程测量中无人机技术应用的研究[J].水上安全,2025, (17):57-59.

[2]尤江. 探讨水利工程测量中无人机技术的理论应用与挑战[J].水利技术监督,2025, (4):62-64+110.

[3]陈飞. 无人机遥感技术在水利工程测量中的应用探究[J].科技资讯,2024,22 (24):179-181.

[4]许黎明. 无人机在水利水电工程测量中的应用研究[J].水上安全,2024, (11):19-21.

作者简介：杨应付 男 四川宜宾 汉族 大专 中级职称 武汉思拓人力资源开发有限公司 研究方向：水利水电测量

...