为可持续水电检查水坝
个案研究
作者：安妮·皮特凯恩
当你走近瑞士格里森市图耶奇市的一座水库赖达纳普斯（Lai da Nalps）时，这座高127米、宽480米的大坝结构已经从远处雄伟地打开了。这座大型拱坝是为在海拔近2000米的地方进行水力发电而建造的。水电被认为是当今瑞士电力供应高度安全的支柱。
Lai Da Nalps位于哥达隧道附近，这座大坝和附近的其他大坝会自动监测其剧烈运动和变化。除详细监测外，还对大坝施工进行目视检查，以记录长期了解大坝健康状况的条件。
大坝由瑞士最大的水电发电商Axpo集团运营。该公司还负责检查和开发周边地区的道路、桥梁、坝湖、发电厂和大坝。
大坝的混凝土结构设计用于承受极端荷载，这种荷载仅每10000年发生一次。这将确保它不会危及山谷中人民的生命和生计。无论建造得多么坚固，Axpo人员都会密切观察大坝及其周围环境的行为和施工状态。
Axpo有一个内部测量员团队，其中三人接受过使用徕卡Aibot进行测量任务的培训。Axpo的工程测量师Thorsten Zimmer负责莱达纳普斯的检验项目。
“使用无人机拓宽了我们日常任务可用设备技术的工具箱。全站仪、全球导航卫星系统漫游器和小型无人机是我们的常用工具，就像徕卡Aibot一样。”bob apple齐默说。
大坝检测中的博弈变换技术
在使用无人机进行测量之前，大坝检查的一个选择是从大坝下方和周围的山墙拍摄图像。对于一座像赖达纳普斯大坝那么大的大坝，勘测员有时不得不爬上周围的小山，将相机正确定位，然后拍照，最后覆盖了整面墙。另一种选择是沿着大坝的外侧上下移动，站在一个篮子或一个平底船里，记录下那里的一切。即使有精确的规划和完美的位置，这些方法也非常耗时，有时甚至是危险的，并且无法提供像无人机从大约10米的距离面对大坝拍摄的那样的高度详细的图像和高质量的结果。
在拥有徕卡Aibot之前，Axpo团队已经是Aibotix Aibot X6的用户，多年来他们一直使用该设备进行测量。现在是升级的时候了，因为飞行时间对于以前的Aibot来说已经开始是一个挑战。此前，由于可实现的飞行时间要短得多，在大规模检查期间，只有一个人负责给电池充电。有了新的徕卡Aibot，测量人员可以将更多的时间和精力集中在检查上，而不仅仅是将系统保持在空中。
用徕卡机器人测量
Axpo运营的每个大坝计划每五年使用Aibot进行一次全面的无人机检查。检查大型水坝需要两到三天的时间，总飞行时间约为10小时。在飞行过程中，Aibot每两秒钟自动拍摄一次图像，使飞行员能够专注于在靠近墙壁的恒定高度和距离下驾驶直升机。检查是一项两人工作：一人操作无人机，重点关注飞行位置、速度和高度，另一人观察周围环境，重点关注拍摄照片的质量和重叠以及电池的状态。
Axpo使用徕卡Aibot AX20无人机解决方案，配备索尼α7RII传感器和55毫米镜头。42 MP的清晰图像确保了数据和结果的准确性。为了创建准确可靠的点云，Axpo使用徕卡Nova TS60全站仪测量控制点，以进行数据后处理。大坝有几个可视图元，可以用作控制点，以便定位和缩放点云。测量和记录控制点可以在飞行前、飞行中或飞行后进行。
“大坝的条件是具有挑战性的，因为大坝的巨大尺寸或拱形大坝以及GPS的有限访问。我们需要一个稳定的无人机，飞行员可以轻松操作，因为有时需要在没有GPS帮助的情况下飞行，但仍然将无人机保持在稳定和安全的位置。我们使用徕卡艾伯特，因为它易于操作且安全沿着我们的大坝，因为我们能够获得大坝外表面的高分辨率图像，这是达到最终结果和最终3d模型所需的详细程度所必需的。”齐默的评论。作为测量员，我们通常选择适合任务的解决方案：对于某些任务，例如全站仪、扫描仪或小型无人机，尤其是室内检查，对于其他项目，Aibot是正确的解决方案，甚至是所有解决方案的组合”。
在一年中无雪的时候，勘测员们忙于检查大坝。收集的数据和图像将被处理成点云，并在冬季由地质学家和测量师进行分析。这些结果是大坝长期分析的一部分，以规划是否需要任何预防性修复以及何时进行。
无限可能
测量无人机改变了地理空间行业，为测量员提供了巨大的潜力。Axpo使用Aibot检查几个活动水坝以及其他室内和室外测量项目。
- 该公司使用徕卡Aibot检查大坝无法接近的部分。一旦水位低，该小组将检查通常在水下的大坝结构。将无人驾驶无人机检测技术与结构物的人工检测相结合，对水下结构物进行目视检测。
- 洪水建模对于无人机来说也是一个有趣的项目，可以缓解与大坝溢出相关的风险。地质学家调查可能滑入坝湖的潜在危险的土地和岩石块。计算这些体积，然后在仔细的假设分析中使用。
- 建筑项目和支持它们的基础设施是Axpo的大型测量项目，也可以由UAV捕获的数据支持。
- Axpo还使用Aibot记录河岸，通过在无法进入的区域飞行以及出于某些规划目的。
“徕卡Aibot是一种适合我们的解决方案，特别是用于大型和详细的大坝检查。我们很有兴趣看到徕卡Aibot的多功能性以及我们的团队可以在多个方面使用它。”齐默总结道。
