中南大学朱建军：光伏行业可以利用无人机进行工程选址、测量、运营

10月19日，2016中国光伏大会暨展览会在北京新国展举行。在光伏扶贫分论坛上，中南大学地球科学与信息物理学院的朱建军副院长发表演讲，他表示无人机飞行高度很低，很灵活，它能够站在空中去进行有关的观测，传统的测量就是利用普通的仪器，现在利用无人机就可以很方便的在天空的一个角度观测地表。在光伏行业中，无人机也可以进行工程选址、规划，运营巡查等等。

以下是朱建军演讲实录：

朱建军：各位领导、各位朋友，大家下午好，我是来自中南大学的，中南大学成立比较晚，可能有些还不知道在哪里，中南大学在湖南的长沙，也是一所985、211大学。

我前面的报告都是讲的光伏产业扶贫和一些光伏本身的技术问题，我的介绍有点科普，主要是介绍一下现代对地观测技术在光伏产业当中的应用情况。我主要介绍几方面的技术在这里的应用。

我的汇报分三部分，第一是简单介绍一下这个技术；第二，大致讲一下对地观测技术在光伏产业中的应用；第三，主要是介绍一下我们应用的实例。

第一，对地观测技术的介绍，主要是四个方面的技术，一个是InSAR、GNSS、光学遥感、无人机测量。InSAR是什么意思呢？SAR是合成孔径雷达，简称雷达遥感。一讲到雷达，我相信大家都知道，雷达的优点是它不受云雾雨恶劣天气的影响，白天晚上都可以工作。比如说这是一个卫星或者飞机，它到底下去扫描获取影像的时候，最先得到的是反射的强度。对于SAR这种技术不但记录了反射的强度，而且记录了每一个象素上的相位，通过相位就可以精确的测定卫星或者飞机到地面的距离。

合成孔径雷达干涉测量，两景或两景以上SAR影像是进行处理的一种技术。雷达的波段一般是厘米到分米层面，你测相位的话可以测到1%，也就是毫米这个层面的精度。因此，用SAR这个技术，一般能测到毫米级的形变是没有问题的。

第二个是GNSS，通俗的讲，就是现在我们汽车导航用的GPS，美国的系统叫GPS，中国的系统叫做北斗，俄罗斯的系统叫GLONASS，欧洲的系统叫GALILEO，所以它统称卫星导航定位系统，GNSS，它也是能全天候工作。卫星导航定位技术可以应用到很多领域，比如说山体滑坡，大桥的安全监测，大坝安全监测，矿区地表沉降，建筑物形变监测等等。

第三方面的技术是遥感，我这里写的是光学遥感，因为前面的InSAR也是一种遥感，它只是微波遥感，雷达遥感。光学遥感除了我们眼睛看见的以外，还有光谱的遥感。光学遥感可以获取地表各种不同的物理信息，从而去分析地表的形状、地表植被的种类、地表的环境等等。所以，利用光学遥感可以对植被的覆盖程度、土壤指数、坡度等等进行有关的评价，建立模型。

无人机测量技术实际就是现在的无人机，我们知道无人机现在比较普遍，也很便宜。无人机的优点是飞行高度很低，可以很灵活，作为人的角度来说，它能够站在空中去进行有关的观测，我们人只能在地面观测，所以无人机在测绘领域是发展非常重要的一个方向。传统的测量就是利用普通的仪器，现在利用无人机就可以很方便的在天空的一个角度观测地表。

根据无人机所使用的不同仪器，搭载不同的仪器，可以不同的情况。比如说摄影测量，搭载普通的相机，照一照地面，获取地面的影像，这是一种。还有一种就是搭载激光雷达，也可以对地面进行观测。还有一种情况，就是搭载我们这种雷达遥感。无人机也可以获取地面模型，也可以进行地貌分析、流域分析等等。这是无人机的一些运用，它可以用于安防巡检、电力线巡查、高速公路的监测等等。

总结概括一下，无人机技术可以用于大范围的地基稳定性评估，工程选址、工程运营监测。卫星导航技术可以用于地表形变连续监测，光学遥感可以进行生态环境的评估，无人机也可以进行工程选址、规划，运营巡查等等。

第二，我大致讲一下在光伏产业中的应用。第一是在选址和规划设计方面，在选址方面，比如说一个是稳定性方面的选址，还有区域光资源方面的工作。根据这些有关的信息可以进行最优规划设计。

在稳定性方面，主要是考虑地基，稳定性主要跟地基变形有关，解决的方案可以用InSAR进行快速、大范围的区域地表监测，根据形变监测的结果就可以进行地形条件的评估。这是湖南冷水江锡矿山，矿山经过很多年以后，由于偷采原因，国土资源部把它列为重点环境治理项目，因为不好观测，我们就用InSAR的数据进行监测。这个图象的弧度大概是100公里×100公里，每一个小的图斑实际就是一个矿。这是其中的一个矿，也就是锡矿山沉降的情况，从07年到09年的变化可以通过沉降漏斗呈现出来。

第二个是关于光资源的评估。光资源主要是跟太阳的高度、地表、地形几个主要因素有关，这些工作可以根据一些光资源计算，比如在任何时刻、任何天、任何季节算出来，然后可以根据地表的情况放深不同斜面光资源的公式。InSAR技术可以提供大范围的数字地面模型，所以它可以准确地估算地形的坡度和精度，而且DEM的精度优于1米。这是InSAR做的DEM的基本情况，InSAR做DEM，最上角30米是美国公布的数据，后面三个是根据InSAR的数据制定的地形图。30米跟3米、跟6米的细节程度是完全不相同的。

第二个方面的应用是运营期巡查与监测。如果说地基不稳定，在上面布了有关的设施，你就要对地表的沉降方方面面的稳定要有一个监测。InSAR可以快速整体地收集大范围的地表监测结果，卫星导航技术可以对一些重点区域进行日夜监测，取得连续形变，让无人机进行大范围的巡查。

这个是用InSAR技术发现的一些狂区大范围的沉降，这个是两个时间段的沉降结果，这是GNSS技术进行的观测，这个是运用无人机巡查观测到的一些现象。

第三个是对生态环境影响进行评估，可以利用我们光学影像、利用遥感，获取地面的各种信息进行评价评估。

第三，简单讲一下应用的情况。

第一是我们在大同“领跑者”项目里所做的工作，“领跑者”项目是利用山西煤矿废弃的土地来建设发电站，这个废弃土地对于山西大面积产煤，底下有矿区，上面地表的塌陷到底稳定不稳定，利用常规的测量方法会花费很大的力气去做。如果用GPS的话，也只能逐步的采集一下信息。如果有InSAR，当我们知道这个事情以后，在一个比较短的时限里面收集了大同这个地方从07年开始的一系列雷达影像，然它的整个大范围的地方进行评估，迅速得到了大范围的地表沉降结果，跟实际测的结果非常吻合。

跟这个情况，InSAR经过大范围的普查，确定重点区域GPS的监测，利用这么一个方案制定了大同的“领跑者”项目建设方案，大家完成这些工作主要是了解大同光伏发电厂的情况，预测未来的情况，看看怎么施工设计，提供一些基本的信息。这是我们设计的总体方案，这是设计的技术路线，我这边就不详细介绍了。

这就是沉降图，彩色斑点就是沉降的基本情况。最后是我们对沉降统计分析出来的结果，2015—2016年，2007年到2011年这段时间的变化情况。这是施工现场的情况。

另外一个风电场，我们也做过一些监测。时间关系就不仔细介绍了。

还有一个是利用这些技术，比如说在海边填海堆土边坡建设，还有高速铁路，大规模的地下沉降会引发高速铁路沉降，发现这个问题以后，立马封掉地下水的开采。

总体来说，对地观测在光伏产业里面还是有很多的应用，希望以后在这方面有更多的技术应用到这一领域，为光伏产业的发展做一些贡献。谢谢大家！

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