无人水面艇在岛礁测绘中的应用
如何利用无人船进行水域测绘
如何利用无人船进行水域测绘无人船是一种高科技设备,它能够利用先进的技术手段在水域中进行测绘。
利用无人船进行水域测绘可以提高工作效率,降低测绘成本,同时也能减少人员的风险。
本文将探讨如何利用无人船进行水域测绘,包括无人船的选择、测绘技术的应用以及未来的发展趋势。
一、选择适合的无人船选择适合的无人船是进行水域测绘的第一步。
无人船的选择应考虑水域的大小、深浅以及测绘的需求。
通常来说,浅水区域可以选择浅滩船或者浮动船,在深水区域可以采用潜水器进行测绘。
此外,还需要考虑船体的稳定性、操控性以及电池续航能力等因素。
不同的测绘需求可能需要不同类型的无人船,因此在选择无人船时需要充分考虑实际情况。
二、应用现代测绘技术无人船进行水域测绘的关键是应用现代测绘技术。
其中,最为常用的技术包括激光扫描、卫星定位和多波束测深等。
激光扫描技术可以通过激光束对水域进行三维测绘,得到精准的深度和地形图。
卫星定位技术可以利用全球定位系统(GPS)对无人船进行定位,确保测绘数据的准确性。
而多波束测深技术可以提高测量速度和精度,减少测绘误差。
将这些现代技术和无人船相结合,可以实现高效、精确的水域测绘。
三、确保测绘数据的质量对于水域测绘来说,数据的质量至关重要。
为了确保测绘数据的准确性和完整性,需要进行数据校正和处理。
校正过程中可以利用多种方法,比如相对校正和绝对校正。
相对校正是指在已知测点的基础上对数据进行修正,而绝对校正则是通过校正参考物来对数据进行修正。
此外,在进行数据处理的过程中,还可以运用地理信息系统(GIS)、人工智能等技术,对数据进行分析和整理。
这样可以得到高质量、可靠的测绘数据,为水域管理和规划提供重要依据。
四、无人船测绘的未来发展趋势随着科技的不断进步和应用的推广,无人船测绘的未来发展趋势也将更加多样化和智能化。
一方面,无人船的自主导航和避障技术将进一步完善,可以在更复杂的水域环境中进行测绘。
另一方面,人工智能技术将得到广泛应用,无人船可以通过深度学习等算法自主分析和处理测绘数据,提高测绘效率和准确性。
无人船在水下测绘中的应用与挑战
无人船在水下测绘中的应用与挑战近年来,随着科技的快速发展,无人船作为一种新兴的技术手段,正在被广泛应用于水下测绘领域。
无人船的自主性和高效性,使其成为水下地形测绘的重要工具,同时也带来了一系列的挑战。
无人船在水下测绘中的应用无疑给海洋地质、海洋生物学、海洋资源开发等领域带来了许多便利。
首先,无人船能够在水下环境中自主导航,无需人工操控,大大提高了测绘的效率和准确度。
其次,通过搭载高精度的声纳系统,无人船可以实时获取水下地形数据,包括海底地貌、水深、海底植被等,为海洋地质研究提供了宝贵的参考。
此外,无人船还可以配备摄像头和传感器,实时监测水下生物的数量、分布和行为,为海洋生物学家提供大量珍贵的数据。
而在海洋资源开发方面,无人船可以利用先进的定位技术,快速勘测海洋底部的矿产资源,为开发者提供数据支持。
然而,无人船在水下测绘中所面临的挑战也不容忽视。
首先,水下环境复杂多变,海洋中存在的海底植被、水流、海底地形等因素都可能对无人船的自主导航造成困扰。
目前,针对这些问题的解决方案往往需要借助人工智能和深度学习等技术,提高无人船的环境适应能力和抗干扰能力。
其次,水下地形的测绘工作需要高精度的声纳系统和定位系统,这就对无人船的设备要求提出了更高的要求。
此外,由于水下测绘往往需要长时间的工作,无人船的能源供应也成为一大难题。
如何提高无人船的能源管理效率,延长工作时间,是亟待解决的问题。
为了克服这些挑战,科学家和工程师正不断努力开展研究和技术创新。
首先,在无人船的导航方面,利用激光雷达和图像识别等技术,可以提高无人船在复杂环境下的自主导航能力。
其次,在水下地形测绘方面,需要进一步研究和改进声纳系统和定位系统的精度和灵敏度,以获取更准确的地形数据。
此外,为了解决能源问题,可以研发高效能源转换装置,比如利用太阳能或潮汐能等形式实现能源的自给自足。
总之,无人船在水下测绘中的应用前景广阔,具有巨大的潜力。
虽然目前仍存在一些挑战,但通过科技进步和技术创新的不断努力,这些问题将逐渐得到解决。
无人水面艇在岛礁测绘中的应用探索
217中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2020.02 (上)当前,随着技术的进步,在工程测绘领域,测绘技术越发具有多样化的特征。
随着自动化、智能化技术等的发展,一些测绘技术逐步实现了智能化。
无人水面艇是一种专门的小型水面运动平台,其测绘具有无人化、智能化的特征,在无人水面艇在岛礁测绘中的应用探索马赛男(浙江嘉蓝海洋电子有限公司,浙江 舟山 316000)摘要:近年来,随着我国综合国力的增强,国家越来越重视在岛礁方面的测绘工作,以实现海洋资源的开发与利用。
由于岛礁测绘与其他的工程测绘相比,测绘难度相对较大,在测绘工程中,对测绘技术的要求更高。
无人水面艇是一种先进的测绘方式,在海洋环境规划、军事领域等的应用相对较多,其测绘具有智能化的特征。
基于此,本文分析了无人水面艇在岛礁测绘中的具体应用,有利于相关人员及时掌握岛礁区域内的海底地形数据、海床地貌信息等。
关键词:无人水面艇;岛礁测绘;应用中图分类号:P229;U674.2 文献标识码:A 文章编号:1671-0711(2020)02(上)-0217-03岛礁测绘中,无人水面艇具有明显的应用优势,主要表现在安全性高、机动性强、灵活性好、吃水浅等方面。
随着我国岛礁测绘项目的增多,无人水面艇的应用增多,其功能越发丰富。
在军事领域等,无人水面艇都具有良好的应用效果。
文化精髓。
但是,随着大众旅游已成为普遍现象,更多的游客希望通过展厅的游览获得更深层次的体验,不仅是了解这些展示内容背后的故事,每个人有不同的内容需求,应该建立起相关的信息读取通道,让游客通过智能手机自主选择,并且内容的展示可以考虑通过VR 的形式,借助无人机获取的全景数据,让游客可以产生身临其境的感觉。
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3 无人机全景数据采集技术的应用根据上文对无人机全景数据采集技术的分析得知,通过无人机采集的数据,可以建立起景区的三维模型,以此作为延伸点,将无人机的优势应用于旅游景区的发展建设,可以达成以下几点智慧化新形态。
如何使用无人船进行水域测绘和调查
如何使用无人船进行水域测绘和调查无人船是一种利用先进技术实现自主导航和任务执行的船只。
随着科技的不断发展,无人船在水域测绘和调查中发挥了越来越重要的作用。
本文将探讨如何使用无人船进行水域测绘和调查,并重点介绍其在海洋、湖泊和河流等不同水域环境中的应用。
一、无人船在海洋测绘中的应用海洋是地球上最广阔的水域,其测绘和调查对于海洋资源的开发和保护至关重要。
无人船在海洋测绘中的应用涵盖了海底地形、海洋生态和海洋气候等多个方面。
首先,无人船可以搭载多种传感器和设备,如声纳和激光雷达等,对海底地形进行高精度测绘。
这有助于了解海底地貌特征、海底地壳构造以及海底资源的分布情况,为海洋开发提供重要的基础数据。
其次,无人船还可以进行海洋生态调查。
通过搭载水质传感器和生物传感器,无人船可以实时监测海洋水质、水温、盐度等参数,并收集生物样本,为海洋生态系统的研究和保护提供数据支持。
此外,在海洋气候研究中,无人船也扮演着重要角色。
它可以搭载气象传感器,实时监测海洋气候变化,如风速、风向和海洋表面温度等参数,为预测风暴、海浪和海洋环流等提供精确的数据。
二、无人船在湖泊测绘中的应用湖泊是地球上另一个重要的水域类型,无人船在湖泊测绘中同样发挥着重要的作用。
湖泊测绘主要包括湖泊地貌、湖泊水质和湖泊生态等方面。
针对湖泊地貌的测绘,无人船可以搭载多波束声纳等设备,对湖底地形进行高精度的测量。
这有助于了解湖泊深度分布、湖底地形特征以及湖泊演化过程,为湖泊生态环境的管理和保护提供科学依据。
此外,无人船还可以搭载水质传感器,监测湖泊水质变化,如溶解氧、浊度和营养盐等指标。
通过对湖泊水质的实时监测,可以及时发现湖泊富营养化和有害藻华等问题,为湖泊水资源的可持续利用提供技术支持。
在湖泊生态调查方面,无人船可以通过搭载声纳和相机等设备,对湖泊内的生物分布和演变进行监测。
这有助于了解湖泊生态系统的结构、功能和稳定性,为湖泊湿地保护和生态修复提供依据。
无人船在水下测绘中的作用与优势
无人船在水下测绘中的作用与优势随着科技的发展和人类对于水下资源的需求不断增加,水下测绘成为了一项非常重要的任务。
在过去,人们通常采用潜水员或者潜水器械进行水下勘探,但是无论是人力还是机器的方式都存在一定的限制和风险。
然而,随着无人船技术的发展,无人船在水下测绘中正发挥着越来越重要的作用,并显现出了诸多优势。
首先,无人船拥有更高的安全性。
传统的水下勘探方式往往需要潜水员下潜,这对潜水员的身体素质和技术要求都提出了很高的要求。
而且,在水下探索过程中,潜水员面临着很多潜在的危险,例如海底地形复杂、水下气候突变等。
相比之下,无人船的遥控操作和自主导航功能大大降低了潜水员的风险,同时也避免了因潜水员人为疏忽或错误导致的误差。
这种安全性的提升不仅保证了人员的生命安全,也提高了勘探数据的准确性。
其次,无人船具有更广泛的适应性。
水下测绘工作通常需要涉及到不同的水深、水质、地形等因素,而无人船则能够适应这些复杂多变的环境。
通过采用不同的传感器和设备,无人船可以在不同的水下环境中完成测绘任务,获取到准确的水深、地形和水质等数据。
这种多功能性和多样化的适应性使得无人船能够在海底地形测绘、水下生态调查、水下资源勘探等多个领域发挥作用。
另外,无人船具备更高的效率和经济性。
相比于潜水员的手工勘测,无人船利用自动化设备以及船载传感器进行测量,能够大幅提高测绘工作的速度和效率。
同时,无人船可以进行长时间持续工作,不需要休息,极大地节省了勘探人力和物力资源。
此外,无人船还可以通过进行多次测绘并实时更新数据,提前发现潜在的安全隐患,避免事故的发生,从而进一步降低成本和风险。
除了以上提到的优势,无人船在水下测绘中还有其他潜在的应用价值。
比如,无人船可以与水下机器人或者潜水器械联合工作,完成更加复杂的任务。
无人船也可以通过与卫星或者其他无人飞行器进行联动,实现跨域水下测绘。
同时,无人船也可以利用光纤通信等技术,提高数据传输的速度和质量,进一步提升水下勘探的效果。
无人船在水下测绘中的优势与应用
无人船在水下测绘中的优势与应用随着科技的迅速发展和人类对深海探索的不断深入,无人船在水下测绘中的优势和应用逐渐受到人们的关注。
无人船是一种没有人员操控的船只,通过自主导航和多种传感器技术实现航行和测绘任务。
相较于传统的人工测量,无人船在水下测绘中具有诸多优势。
首先,无人船在水下测绘中具有高效性。
传统的水下测量往往需要人工潜入水中进行,不仅费时费力,还存在安全隐患。
而无人船可以通过预设的任务路线和自主导航系统,避免人力潜入水中的风险。
同时,无人船还可以根据任务需求进行自动调整,具备更高的自适应性。
这样一来,无人船可以大大提高测绘任务的执行效率,降低人力成本。
其次,无人船在水下测绘中具有较高的精度和稳定性。
传统的人工测量容易受到人员经验和环境因素的影响,结果可能存在一定的误差。
而无人船搭载先进的传感器和控制系统,可以实时采集和处理测量数据,并自动校准误差,大大提高了测量的准确性和稳定性。
无人船还可以根据不同的测绘需求,搭载不同类型的传感器,如声纳、摄像头、激光扫描仪等,能够实现多种水下地形和水质参数的高精度测量。
此外,无人船在水下测绘中还具有灵活性和可再现性。
由于无人船可以根据预先设定的航线进行自主导航,可以轻松适应各种水下环境和复杂地形。
同时,无人船可以根据测绘任务的要求,进行多次测量和数据采集,实现数据的多视角多维度展现,提供更加全面和准确的水下地形信息。
这种可再现性不仅有助于科学研究和工程设计,还为海洋环境保护和资源管理提供了强有力的支持。
在实际应用中,无人船在水下测绘领域发挥着重要的作用。
首先,无人船可以用于海底地形的测绘。
海底地形的准确测量对于海洋资源的开发和海洋工程的建设至关重要。
无人船通过携带高精度测量设备,可以实时获取海底地形信息,并生成三维模型。
这为海洋工程的规划和设计提供了重要的参考依据。
其次,无人船还可以用于水下文物的考古工作。
大量的古代文物沉积在海底,这些文物对于人类研究历史和文化具有重要的价值。
如何应用无人船进行水域测绘
如何应用无人船进行水域测绘无人船是一种自主导航的船只,可以通过搭载的传感器和设备进行水域测绘工作。
随着科技的发展,无人船在水域测绘领域发挥着越来越重要的作用。
本文将探讨如何应用无人船进行水域测绘,并分析其在测绘工作中的优势和挑战。
一、无人船在水域测绘中的应用无人船可以通过搭载的传感器和设备,如卫星定位系统、激光雷达和测深仪等,实时获取水域中的数据信息。
这些数据可以用于绘制水域深度图、地形图和海洋植被分布图等,为海洋研究、环境保护和资源开发提供重要依据。
无人船还可以进行水下设施勘查、海洋生物调查和水质监测等工作,为相关研究和保护工作提供支持。
二、无人船在水域测绘中的优势相比传统的测绘方法,应用无人船进行水域测绘具有以下优势:1. 自主导航:无人船可以通过搭载的导航系统进行自主导航,减少了人工操作的需求,提高了工作效率和数据准确性。
2. 强大的传感器搭载能力:无人船可以搭载多种传感器和设备,实现对水域的多维度测量和监测,获取更全面和准确的数据信息。
3. 灵活性和适应性强:无人船可以根据任务需求进行灵活调整和配置,适应不同水域的测绘工作,提高工作适用性和效果。
4. 降低成本:相比人工测绘和传统船只测绘,无人船的运行和维护成本更低,能够节省人力、时间和资源。
三、无人船在水域测绘中的挑战尽管无人船在水域测绘中有着许多优势,但也面临着一些挑战:1. 自主性和安全性:无人船需要具备自主导航和避障能力,以应对复杂的水域环境和障碍物,确保数据采集的安全性和准确性。
2. 数据处理和分析:无人船采集的海量数据需要进行处理和分析,提取有价值的信息。
这需要配备相应的数据处理和分析软件,以及专业的技术支持。
3. 法律和隐私问题:无人船在水域测绘中需要遵守相关的法律法规,保护用户隐私和数据安全。
同时,也需要解决与其他船只和水域使用者的协同问题,确保安全合规运行。
四、未来发展趋势随着无人船技术的不断发展和应用的推广,其在水域测绘中的发展前景仍然广阔。
无人船测量技术在海洋测绘中的应用
无人船测量技术在海洋测绘中的应用随着科技的不断进步,无人船测量技术在海洋测绘中的应用越来越广泛。
传统的海洋测绘方式需要人工参与,效率低下且存在安全隐患。
而无人船测量技术的出现,为海洋测绘带来了新的机遇和挑战。
一、无人船测量技术的原理和特点无人船测量技术是指利用先进的无人船设备和传感器,通过预设的航线和航点,在海洋状况复杂的环境中进行测量工作的一种新型测绘方式。
其原理是通过激光雷达和声纳等传感器实时采集海底地貌、水深等参数,不需要人工参与,大大提高了测绘的效率和准确性。
无人船测量技术具有以下几个特点:1. 自主性:无人船可以自主地根据预设的航线和航点进行测量,无需人工控制。
这一特点使得测绘工作更加高效,减少了人力资源的消耗。
2. 灵活性:无人船可以应对各种复杂的海洋环境,在海浪较大、潮汐变化快速的情况下依然能够正常工作。
这使得无人船在测绘任务中具有更大的适应性和可操作性。
3. 具备多项功能:无人船可以搭载激光雷达、声纳、相机等多种传感器,可以同时获取多种数据,如水深、海底地貌、水质等信息。
这种多功能的特点使得无人船在不同的测绘需求下可以灵活运用。
二、无人船测量技术在海洋资源调查中的应用无人船测量技术在海洋资源调查中具有重要的应用价值。
海洋资源是国家战略资源,对于海洋资源的合理开发利用,需要有精确可靠的数据支持。
无人船测量技术可以提供高精度的海底地形图和水深数据,为海洋资源调查提供了重要的技术手段。
1. 潜水物种监测:潜水物种监测是评估海洋生态环境质量的一项重要指标。
无人船可以通过搭载相机等设备,实时获取水下物种的图像和数据,为海洋生态环境的保护和管理提供准确的依据。
2. 水下地质勘探:水下地质勘探是海洋资源调查的重要内容之一。
无人船可以通过激光雷达和声纳等设备,获取水下地质信息,包括海底地貌、地层构成等。
这些信息对于石油、天然气等海底矿产资源的勘探和开发具有重要的价值。
3. 海洋生态环境评估:无人船可以通过多种传感器获取水质、溶解氧含量等海洋环境参数,为海洋生态环境评估提供准确可靠的数据。
无人船在水域测绘中的应用技巧
无人船在水域测绘中的应用技巧引言随着科技的不断进步,无人船(unmanned vessel)在水域测绘中的应用越来越广泛。
无人船具备自主航行、高分辨率测绘、快速数据收集等特点,为水域测绘带来了革命性的变化。
本文将深入探讨无人船在水域测绘中的应用技巧,并介绍相关技术的进展。
一、无人船的基本原理无人船是利用无线遥控技术或自主导航技术实现自主航行的船只。
它可以通过预设的航行路径进行航行,也可以通过搭载的传感器自主避障和遵循测绘任务指令。
无人船的基本原理是结合全球卫星定位系统(GNSS)和惯性导航系统(INS),实现精确的定位和航向控制。
二、无人船在水域测绘中的应用场景1. 湖泊和水库测绘无人船可以通过搭载多波束声呐或多传感器系统,对湖泊和水库进行高精度的测深和测量。
通过将多波束声呐数据与GNSS和INS数据融合,可以实时得到湖泊和水库的精确三维模型。
2. 海洋资源调查无人船在海洋资源调查中发挥着重要作用。
搭载多光谱相机和水下摄像机的无人船可以对海洋中的底质、植被和生物进行快速、高分辨率的拍摄和测量,为海洋生态保护和渔业资源管理提供有力的数据支持。
3. 海底地形测绘传统的海底地形测绘通常需要使用大型船只和昂贵的设备,费时费力。
而无人船可以搭载多波束声呐和侧扫声呐,对海底地形进行高精度的测绘。
同时,无人船可以根据地形变化实时调整航线,保证测绘覆盖的全面性和准确性。
三、无人船在水域测绘中的技巧应用1. 船舶避碰无人船在开展测绘任务时,需要优化船舶避碰策略,保证任务的安全性。
通过利用自主感知与避障系统,无人船可以及时感知其他船只并自动规避。
此外,在路径规划时,可以结合水流和风向等因素,选择更优的航线,提高测绘效率。
2. 能源管理无人船在水域测绘中的能源管理至关重要。
通过合理配置和利用太阳能、风能等可再生能源,可以延长无人船的续航时间,增加数据采集周期。
此外,采用高效的电机和电池组合也可以有效提升无人船的能源利用效率。
无人船测量技术在海洋测绘中的应用
无人船测量技术在海洋测绘中的应用随着科技的不断进步,无人船测量技术在海洋测绘领域得到了广泛应用。
无人船,顾名思义,即没有船员操控的自动化船只。
它的出现极大地推动了海洋测绘技术的发展,为海洋科学研究和海图制作提供了更加便捷和高效的手段。
首先,无人船测量技术在海洋测绘中的应用使得测绘工作更加安全和节约。
由于海洋环境的复杂性和艰苦性,传统的人工测绘对于船员来说存在巨大的风险。
无人船的出现消除了这一隐患,无需人员上船操作,大大减少了人员在恶劣环境中的工作时间和风险。
此外,无人船还可以长时间持续工作,不受人力疲劳影响,能够节省大量人力物力。
其次,无人船测量技术在海洋测绘中的应用提高了测绘数据的准确性和精度。
传统的人工测绘过程中,由于人为因素的干扰,无法避免地会产生误差。
而无人船测绘技术通过搭载高精度的导航、测量和控制设备,实现了自动化操作和高精度数据的采集。
这些设备可以实时监测、记录和分析海洋环境参数,精确计算测量结果。
同时,无人船还可以根据任务需求灵活调整测绘路径,最大程度地覆盖测绘范围,提高了数据的全面性和准确性。
此外,无人船测量技术在海洋测绘中的应用还能更好地满足科学研究和应用需求。
无人船可以搭载各种各样的仪器和传感器,如声纳、多波束测深仪、气象仪器等,实现多参数的测量与监测。
这对于生态环境研究、海洋资源勘探和海洋工程建设等领域具有重要意义。
无人船的灵活性和可配置性,可以根据科研任务需要随时更换和升级设备,满足不同任务的测绘需求。
此外,无人船测量技术在海洋环境监测和灾害预警中也发挥着重要作用。
无人船可以实时监测海洋中的水质、温度、盐度等参数变化,及时发现异常情况,提前预警,为海洋灾害预防和防护提供科学依据。
综上所述,无人船测量技术在海洋测绘中的应用,不仅提高了测绘工作的效率,降低了风险,还提高了测量数据的准确性和精度,满足了科学研究和应用需求。
随着技术的不断创新和发展,相信无人船测量技术将在未来的海洋测绘领域发挥更加重要的作用。
无人船在测绘与水域管理中的应用指南
无人船在测绘与水域管理中的应用指南随着科技的不断进步和人们对智能化设备的需求不断增加,无人船逐渐成为测绘与水域管理领域中的重要工具。
无人船具有灵活、高效、安全等诸多优势,可以应对多种复杂环境,并提供精准的数据供决策使用。
本文将探讨无人船在测绘与水域管理中的应用指南。
一、测绘领域中的无人船应用无人船在测绘领域中的应用主要集中在海洋测绘和水域地形测量两个方面。
首先,无人船可以在海洋测绘方面发挥重要作用。
传统的海洋测绘工作需要依靠人力或有人船只,面临着较高的人力成本和安全风险。
而无人船可以应对恶劣的海洋环境,从而减少人力投入和降低风险。
它们可以携带多种测量设备,如声纳、激光雷达和相机等,对海底地形和水下生态进行高精度测量。
其次,无人船在水域地形测量方面也有广泛应用。
水域地形测量对于水利、城市规划和环境保护等领域具有重要意义。
传统的水域地形测量工作需要借助人力或有人船只,但存在数据采集不准确、成本高昂等问题。
而无人船可以携带测量设备,通过遥感和激光扫描等技术,实现对水域地形的高精度测量,提供可靠的数据支持。
二、水域管理中的无人船应用无人船在水域管理中的应用主要包括水质监测、水域巡查和水生物监测等方面。
水质监测是水域管理中的常见任务之一。
传统的水质监测工作需要人力收集样品并进行实验室分析,过程复杂且费时费力。
而无人船可以搭载多种传感器,实时监测水质参数,如溶解氧、温度和浊度等,将数据传输至岸上,可以实现对水质的快速监测和评估。
水域巡查是对水域环境进行监控和维护的重要手段。
传统的巡查方式需要依赖船只和人力,现场巡查周期长,且容易造成伤害或意外事故。
而无人船可以执行巡查任务,携带高清相机、红外传感器等设备,可以实现对水域环境的高空、远距离监控,提供及时更新的数据。
水生物监测是对水生态系统进行评估和保护的重要任务。
传统的水生物监测工作需要依靠人力收集样本并进行分类鉴定,工作量大、周期长。
而无人船可以搭载水下相机和声纳等设备,对水生物进行远程监测和数据采集,可以提供更为全面和准确的水生物信息。
如何利用无人船进行水域测绘工作
如何利用无人船进行水域测绘工作水域测绘工作在海洋资源开发、港口建设、环境监测等领域都起着重要作用。
然而,传统的测绘方法耗时耗力,效率低下。
而随着无人船技术的迅速发展,利用无人船进行水域测绘工作变得越来越受欢迎。
本文将着重介绍无人船在水域测绘工作中的应用,并探讨如何充分发挥无人船在测绘工作中的优势。
首先,无人船具有灵活性和高效性。
传统的测绘船通常需要庞大的人力物力投入,在测绘过程中往往需要耗费大量时间和精力。
但是无人船可以通过预先设定的航线进行自主航行和数据采集,从而减少人力和时间成本。
无人船可以根据任务的需要进行多次测绘,无需考虑人员安全和疲劳问题,大大提高了测绘工作的效率。
其次,无人船的环境适应能力强。
水域测绘工作通常会遇到复杂多变的环境,包括波浪、潮汐、水域狭窄等。
传统的测绘船在遇到这些环境时往往需要采取安全措施,例如限速、避开危险区域等。
而无人船可以根据预设的路径和环境参数进行自动调整,使得测绘任务更加安全可靠。
接下来,无人船的多传感器融合技术为测绘工作提供了更丰富的数据源。
无人船通常配备了多个传感器,包括全球定位系统(GPS)、声纳和相机等。
这些传感器可以同时采集多种数据类型,如地理位置、水深和水质等。
通过将这些数据进行融合处理,可以得到更准确和全面的水域测绘结果。
此外,无人船还可以根据任务需求,根据测绘区域的不同,灵活地调整传感器的使用方式,进一步提高测绘工作的效果。
此外,无人船可以实现水域测绘的高精度、高分辨率要求。
无人船搭载的精密定位系统和测量装置可以实现毫米级的定位和测量精度。
传统船只在复杂水域环境下,往往难以实现这样的精度要求。
而无人船通过自动控制和传感器反馈,可以实现精准定位和测量,从而满足高精度、高分辨率要求。
这对于一些精细测绘需求的项目,如海底地形测绘、河道变迁分析等,具有重要意义。
最后,无人船技术的快速发展为水域测绘工作提供了更多应用的可能性。
随着人工智能和自主导航技术的不断进步,无人船在水域测绘工作中的应用前景非常广阔。
无人机在海岛测绘中的应用与优势分析
无人机在海岛测绘中的应用与优势分析随着科技的进步,无人机(Unmanned Aerial Vehicle,简称无人机)正逐渐渗透到各个行业领域。
其中,海岛测绘作为无人机应用的一个重要领域,不仅显著提高了工作效率,还具备多种优势。
本文将对无人机在海岛测绘中的应用和优势进行分析。
一、无人机在海岛测绘中的应用1. 地形测绘:无人机搭载高分辨率摄像设备,可以对海岛的地形进行精确测绘。
通过无人机的航拍技术,可以获取高质量的地形图数据,为海岛资源管理和规划提供重要依据。
2. 生态环境监测:海岛作为自然生态系统的重要组成部分,对其生态环境进行监测和保护至关重要。
无人机可以通过航拍获取海岛的植被分布情况、土壤质量、水域污染等相关数据,为环境保护提供科学依据。
3. 海岛建设规划:无人机可以通过航拍技术对海岛进行全面、快速的勘测,为海岛的规划和开发提供详细数据。
借助无人机的卫星定位系统和遥感技术,可以对地势、土壤、植被等多个要素进行测量和分析。
4. 旅游推广:无人机可以拍摄到精美的海岛风景照片和视频,通过网络、社交媒体等渠道进行传播,吸引更多游客前往海岛旅游。
这将有效促进海岛旅游业的发展,为当地经济带来更多机会。
二、无人机在海岛测绘中的优势1. 高效性:相比传统的测绘方法,无人机测绘可以实现更高效的数据采集和处理。
无人机可以在较短时间内快速完成对海岛的全面勘测,大大缩短了工作周期。
2. 精确性:无人机搭载的高精度传感器和摄像设备,可以获取高分辨率的图像和数据。
这些数据经过处理和分析后,能够提供精确的测量结果,为海岛规划和管理提供可靠依据。
3. 安全性:无人机测绘避免了人员直接进入复杂的地形和恶劣的环境条件,减少了风险和危险。
通过遥控操作和自动飞行模式,无人机可以稳定地飞行并完成任务,提高了测绘作业的安全性。
4. 成本效益性:无人机测绘相对于传统的测绘方法,减少了人力、物资和时间方面的投入。
虽然无人机本身的成本较高,但从长期来看,其高效性和精确性能够使整个测绘过程更加经济高效。
如何使用无人船进行测绘与勘查
如何使用无人船进行测绘与勘查无人船(Unmanned Surface Vehicle,USV)是一种利用先进的技术和自主控制系统进行操控的水面船只。
近年来,随着科技的迅猛发展,无人船在测绘与勘查领域的应用越来越广泛。
本文将探讨如何使用无人船进行测绘与勘查,并介绍其优势和挑战。
一、无人船在测绘与勘查中的应用1. 水文测绘:无人船可以搭载各种传感器,如声呐、激光雷达等,对水域进行精确的深度测量和地形图绘制。
通过收集大量的水文数据,可以帮助科研人员和相关部门对水域环境进行全面的分析和评估。
2. 海洋勘探:无人船可以搭载摄像头、声纳等设备,对海洋底部进行详细的勘探,探索海底地貌、资源分布等信息。
同时,还可以用于海洋生物调查,帮助科研人员研究海洋生态系统的结构和变化。
3. 河流调研:无人船可以在河流中自主巡航,并搭载气象、水质等传感器收集数据。
通过对河流的全面调研,可以帮助相关部门制定有效的河流治理措施,保护河流环境和水资源。
4. 灾害评估:在自然灾害发生后,无人船可以快速进入受灾区域,通过搭载红外相机、多光谱摄像机等设备,对受灾地区的情况进行无死角的勘查与评估。
这有助于救援人员更好地了解受灾情况,有针对性地进行救护和救援行动。
二、无人船测绘与勘查的优势1. 安全性:利用无人船进行测绘与勘查可以避免人员直接进入危险环境,降低工作风险和人员伤亡的可能性。
尤其是在海洋和深山等复杂环境中,无人船的应用更加具有优势。
2. 精确度:无人船搭载的传感器可以进行高精度的数据采集和测量,相比传统的人工方法,能够提供更加精确和详尽的数据,为科研和工程项目提供更准确的信息。
3. 可重复性:无人船的自主控制系统可以准确地重复执行任务,保证数据的一致性和可比性。
这对于长期监测和跟踪变化的环境非常重要,例如海洋环境的长期变化和水域淤积的监测。
4. 成本效益:相较于传统的测绘与勘察方法,利用无人船进行测绘与勘查可以节省大量的人力和物力资源。
如何使用无人机进行海洋测绘中的岛礁测量
如何使用无人机进行海洋测绘中的岛礁测量无人机技术的快速发展和广泛应用,正在改变着各个领域的工作方式和效率。
其中,在海洋测绘领域中,无人机的使用正逐渐取代传统的测量方法,为科学家和工程师们提供了更精确、高效的岛礁测量方案。
本文将探讨如何使用无人机进行海洋测绘中的岛礁测量。
首先,无人机的优势在于其灵活性和高空拍摄能力,使其成为进行岛礁测量的理想工具。
相较于传统的测量方法,无人机具有更广阔的视野和更高的空间分辨率,可以提供更多详细的数据,并且能够覆盖更大范围的地区。
为了高效地进行岛礁测量,科学家们可以设计一套完整的流程,包括无人机的准备、航线规划、数据采集、图像处理和数据分析。
无人机的准备是进行岛礁测量的第一步。
科学家们需要选择合适的无人机型号,并确保其配备了高质量的相机或激光雷达等测量设备。
此外,无人机的起飞和降落点也需要提前规划,以确保无人机能够在岛礁周围的海域中自由飞行,并将测量数据准确地传输到地面站。
航线规划对于无人机进行岛礁测量非常重要。
针对不同的岛礁特征和测量目标,科学家们可以设计出最有效的航线,以最大程度地覆盖岛礁的各个部分。
航线规划还需要考虑到无人机的航行速度和工作时间,以确保测量任务能够在预定时间内完成。
数据采集是无人机岛礁测量过程中的核心环节。
无人机可以通过高空拍摄、激光雷达扫描或多光谱传感器等方式获取大量的地表信息。
这些数据可以包括海洋深度、岛礁形态、植被分布等关键参数。
科学家们可以根据实际需求选择相应的测量设备,并结合无人机的飞行特点,实现高效、高精度的数据采集。
图像处理是将无人机测量获取的图像数据进行处理和分析的过程。
通过图像处理软件,科学家们可以对无人机拍摄的照片进行校正、拼接和纠偏,以获取更准确和完整的图像信息。
此外,还可以利用计算机视觉和深度学习算法,进行目标检测、分类和提取等操作,进一步提取岛礁测量所需的数据。
数据分析是无人机岛礁测量的最终目标。
通过对采集的数据进行分析,科学家们可以获取关于岛礁数量、大小、形态以及周围海域的相关数据。
海洋测绘服务中的无人船技术在海洋勘测中的应用研究
海洋测绘服务中的无人船技术在海洋勘测中的应用研究随着科技的不断进步,海洋测绘服务中的无人船技术在海洋勘测中发挥着越来越重要的作用。
无人船技术的广泛应用为海洋勘测提供了更多的便利和可能性。
本文将探讨无人船技术的特点、优势以及在海洋勘测中的应用研究。
首先,我们将介绍无人船技术的特点。
无人船是一种无人驾驶的船只,它通过搭载各种传感器和设备,利用自主导航系统来执行特定的任务。
与传统的有人船相比,无人船具有以下几个显著特点。
首先,无人船可以有效地减少人力资源的需求,从而降低相关成本。
其次,无人船可以长时间持续工作,不受人的疲劳和工作时间限制。
此外,无人船还可以在恶劣的海洋环境中工作,例如恶劣的天气条件或海洋深海等。
由于这些特点,无人船技术在海洋测绘服务中具有广阔的应用前景。
其次,我们将探讨无人船技术在海洋勘测中的应用研究。
无人船技术在海洋测绘服务中的应用可以分为以下几个方面。
首先是海洋地形测绘。
无人船搭载了各种传感器,如声纳和测深仪等,可以精确地测量海洋地形和海洋的深度。
这些数据对于海洋资源的开发利用和海洋环境的保护至关重要。
无人船的自主导航系统和良好的机动性能可以确保测绘数据的准确性和全面性。
第二是海洋生物调查。
无人船技术可以搭载各种生物传感器和摄像设备,用于监测海洋生物的种类、数量和分布等。
这些数据对于海洋生态系统的研究和保护具有重要意义。
无人船的自主性和灵活性使其能够深入到海洋中不易到达的区域进行生物调查,为科学家提供宝贵的数据。
第三是海洋环境监测。
无人船技术可以用于监测海洋中的水质、海洋污染物和海洋气候等环境因素。
通过搭载各种传感器和设备,无人船可以实时监测环境数据,并将数据传输回地面控制中心进行分析和处理。
这些数据对于环境保护和自然灾害预警具有重要意义。
最后,我们将分析无人船技术在海洋测绘中的优势。
相比传统的有人船勘测,无人船具有以下几个显著的优势。
首先,无人船可以降低勘测成本,减少人力资源的需求。
如何利用无人船进行海洋测绘工作
如何利用无人船进行海洋测绘工作近年来,随着科技的不断发展和航海技术的突破,无人船在海洋测绘工作中发挥着越来越重要的作用。
无人船的出现填补了传统测绘方法的不足,提高了测绘效率和精度。
本文将从无人船的定义、主要应用领域以及其优势和挑战等方面,探讨如何利用无人船进行海洋测绘工作。
一、无人船的定义与分类无人船,即没有人员操控的船只,通常由遥控器、自主导航系统或预先编程的航线进行控制。
根据具体功能和使用环境的不同,无人船可以分为多种类型,如测量船、勘探船、海洋研究船等。
其中,测量船因其在海洋测绘工作中的重要性被广泛应用。
二、无人船的主要应用领域1. 海洋地形测绘无人船可搭载测绘仪器和设备,通过卫星导航系统和自主导航功能实现对海洋地形的精确测绘。
它能够快速获取测量数据,并将数据实时传输到控制中心,为岸上的测绘人员提供实时参考。
2. 海底地质调查利用无人船的自主导航能力,可以对海底地质条件进行调查和探测。
无人船配备的声纳和探测仪器能够获取海底地质数据,为海洋石油、海洋资源开发等提供重要依据。
3. 海洋生态环境监测无人船可以携带各类传感器和监测仪器,对海洋生态系统进行长时间的监测和采样。
通过实时监测数据的反馈,科研人员能够更好地了解海洋生态环境的变化,并为海洋保护和环境管理提供支持。
三、无人船在海洋测绘工作中的优势1. 高效性相比传统的海洋测绘方法,无人船具备高速度、高精度和高效率的特点。
与传统人工操作相比,无人船可以持续工作,不受时间和人员限制,大大提升了测绘的效率。
2. 安全性在危险或恶劣的海洋环境中,无人船的使用可以保障测绘人员的安全。
遥控或自主操作的无人船能够替代人工直接进入危险区域进行测绘,减少了人员伤亡的风险。
3. 灵活性无人船可根据具体需要进行灵活的航线设置和操作调整,以满足不同测绘任务的需求。
通过预先设定的航线和自主导航功能,无人船能够按照需要采集数据,实现高效精确的测绘工作。
四、无人船在海洋测绘工作中的挑战1. 技术挑战无人船在海洋测绘工作中依赖于自主导航、遥控操作和数据传输等高端技术,需要不断的技术创新和突破。
如何使用无人船进行测绘任务
如何使用无人船进行测绘任务无人船是指无需人工操控的自主水面船艇,通常配备了各种传感器和定位设备,用于进行各类测绘任务。
随着无人船技术的不断发展,其在测绘领域的应用越来越广泛。
本文将讨论如何使用无人船进行测绘任务,并探讨其优势和挑战。
一、引言无人船凭借其自主性和多样化的传感器,为测绘任务带来了许多便利。
它可以在复杂的水域环境中执行任务,如河流、湖泊、水库等,并能实时获取高精度、高分辨率的数据。
然而,无人船技术的应用仍面临许多挑战,包括定位精度、避障能力、能源供应等方面的问题。
本文将围绕这些问题展开讨论。
二、定位精度的挑战在测绘任务中,无人船的定位精度对数据质量至关重要。
定位误差可能导致测绘结果出现偏差,进而对后续工作产生不利影响。
为了提高定位精度,可以结合使用GPS和惯性导航系统。
GPS可以提供全球定位信息,而惯性导航系统可以精确测量船艇的加速度和角速度,进而推算出位置信息。
同时,还可以使用地面基站和无线通信技术对无人船进行实时监控和纠正,以保证其定位的准确性。
三、避障能力的挑战在复杂的水域环境中,无人船需要具备较强的避障能力,以确保任务的顺利完成。
为了实现自主避障,可以利用激光雷达、摄像头等传感器获取周围环境信息,并通过算法进行实时处理和判断。
当无人船与障碍物相遇时,其应具备快速反应的能力,及时调整航向或避开障碍物。
同时,还可以通过人工智能技术训练无人船的避障模型,使其能够更加智能地规避障碍物,提高整体的安全性和效率。
四、能源供应的挑战无人船的能源供应是一个重要问题。
长时间的测绘任务可能消耗大量的电能,而传统的电池供电方式限制了无人船的工作时间和范围。
因此,寻找更高效且可持续的能源供应方式是必要的。
例如,可以利用太阳能板对无人船进行充电,或采用燃料电池等新型能源技术。
这些方法可以提高无人船的自主性和工作时间,进一步拓展其在测绘任务中的应用范围。
五、优势与展望相比传统测绘方法,使用无人船进行测绘任务具有许多优势。
岛礁测绘中无人水面艇的应用研究
岛礁测绘中无人水面艇的应用研究发布时间:2021-09-02T08:56:40.677Z 来源:《科学与技术》2021年13期作者:梁亮关建启[导读] 近些年来,我国综合国力不断增强,国家对岛礁测绘重视度越来越高,以此对梁亮关建启天津海事测绘中心 300222摘要:近些年来,我国综合国力不断增强,国家对岛礁测绘重视度越来越高,以此对海洋资源实现充分开发与利用。
对比岛礁测绘工作和其它类工程测绘,前者的工作难度较大,在具体测绘中,对于测绘技术方面的要求较高。
无人水面艇属于新型测绘技术,多用于规划海洋环境以及军事范围,其测绘存在智能性等特点。
本文就岛礁测绘的特征,对工区进行调查分析,提出岛礁测绘中无人水面艇的应用策略,保证测绘效果的全面提升。
关键词:岛礁测绘工程;无人水面艇;应用策略引言伴随我国科技的不断进步,测绘技术方面呈多样化发展特点。
目前工程测绘技术正在向智能化及自动化的方向发展。
无人水面艇属于小型水面的专项活动平台,其测绘特点为智能化及无人化,所以其在岛礁测绘工程的应用价值显著,具有灵活性高、机动性好、安全性偏高、吃水较浅等特点。
伴随国内岛礁测绘工程数量的越来越多,开始普及运用无人水面艇技术,其性能方面也逐渐丰富化。
无人水面艇用于军事领域的作用显著。
1.岛礁测绘特点海洋系统中岛礁属于主要构成部分之一,因其地理环境独特,在测绘项目中,针对测绘技术的专业要求颇高。
岛礁地理的优势呈现于以下几方面:第一,四周环水陆域的面积局限,海域面积远比陆域的面积大很多;第二,岛礁分布较分散,各岛礁面积很少,特别是总面积<5km2小岛数量繁多,占据整体岛礁中的份额较高,甚至超过98%;第三,岛屿形状呈差异化及多变化,分布方面较为集中,主要体现出链状和群状,离散孤岛及岛礁等数量较少;第四,在海洋环境的不利影响下,常见情况为潮汐,造成岛礁暴露在水面上的区域发生了动态化变化特点,区域性差异显著;第五,丘陵与山地的地貌很多,边缘陡峭,但是整体高度差距很小。
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环境科学①课题来源:国家重点研发计划-深海关键技术与装备专项“近海底高精度水合物探测技术。
作者简介:单晨晨(1990—),男,汉族,广东广州人,硕士,研究方向:从事地质构造研究。
DOI:10.16660/ki.1674-098X.2019.11.121无人水面艇在岛礁测绘中的应用①单晨晨 温明明 冯强强(广州海洋地质调查局 广东广州 510000)摘 要:无人水面艇是指在海洋环境下自主规划、自主航行,无人化、智能化的完成各项任务的小型水面运动平台,在军民领域均有重要的应用。
本次调查采用上海大学的精海系列无人艇对东瑁洲岛进行近岸岛礁地形地貌测量,应用搭载在无人艇上的多波束测深系统、侧扫声呐系统以及水下摄像系统对东瑁洲岛进行全覆盖的探测,高效的获取了精确的海底地形数据以及高分辨率海床地貌图像信息,为今后近岸浅水区的海洋地质勘查提供了新手段,具有实际应用价值和技术推广意义。
关键词:无人水面艇 岛礁测绘 多波束 侧扫声呐 水下摄像中图分类号:P22 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2019)04(b)-0121-06无人水面艇(Unmanned Surface Vehicle,简称USV )是指在海洋环境下自主规划、自主航行,无人化、智能化的完成各项任务的小型水面运动平台, 具有吃水浅、机动性强、安全高效等特点,在军事领域以及海洋科考方面极具发展潜力,应用前景广阔。
因此近年来世界各国竞相开展对无人艇的研究,特别是欧美等国家已将无人艇的发展提升到战略高度[1-2]。
无人艇在军事领域应用历史已久,早在二战期间美军利用无人艇来远程作战,但在海洋勘探以及海洋资源开发利用方面起步较晚。
国内研发的海洋无人水面艇主要有上海大学“精海”系列无人水面艇、珠海云洲智能科技有限公司研发的“领航者”号海洋测绘船以及中海达IBOAT BM1、BS2系列智能无人测量船等。
2006年,在第六届珠海航展上亮相的“闪电”XG-3高速探测无人水面艇,可在较恶劣条件下进行特定区域的探测、侦察甚至是小目标攻击;2008年,中国航天科工集团所属航天新光公司自主研发中国第一艘无人驾驶海上探测船“天象一号”,填补了中国海上气象监测的空白;2013年,原上海海事局、上海大学与青岛北海船舶重工有限责任公司三方联合开发、自行设计研制的我国第一艘“无人艇”——水面无人智能测量平台工程样机正式诞生,它实现了遥控与自主导航航行、路径规划、路径跟踪、水面及水下障碍的自主避障避碰、远距离自主航行等功能;同年2月,上海大学的“精海1号”搭载在中国海巡166 轮上,对南海各岛礁和军港附近的海域进行测量[3-6];2017年,云州无人艇对青藏高原湖泊群进行湖底地形图的绘制,水体参数进行测量。
本次广州海洋地质调查局与上海大学合作,开展无人艇对岛礁的水下测量作业为海岸带陆海统筹综合地质调查提供了切实可行的技术方法,高精度地形地貌调查数据可为近岸开发规划提供有力的科学依据。
1 调查工区随着海洋战略的地位不断提升,岛礁成为重要的堡垒和基站。
准确测量岛礁地形、地质构造数据是构建“数字海洋”的基础工作之一[7]。
目前适用于浅滩、岛礁海域的物探技术主要有单波束测深、多波束测深、侧扫声呐以及浅地层剖面等,这些设备搭载在大船作业在近岸、浅滩、岛礁及一些危险区域,存在测量盲区,且作业效率较低,数据精度不高[8]。
随着海洋智能设备的不断完善,岛礁海域的探测方法也从传统的大船人工探测过渡到当下的无人水面艇自主探测。
本次无人艇调查作业的工区位于海南三亚市近海海域-东瑁洲岛,该岛只有0.83km 2的土地面积,但该岛区海浪图1 无人艇调查测量的工区-东瑁洲岛环境科学破坏作用小,海水交换充分,浅水区大,有机质含量丰富,基质坚硬,适宜珊瑚的生长繁殖,是珊瑚礁国家级自然保护区(见图1)。
本次作为无人艇的母船-粤霞渔90215船吃水4m,根本没法入岛礁5m以深水域作业,而参与此次测绘调查的精海3号和精海虹号无人艇吃水分别只有0.9m和0.3m,适用于岛礁、近海等复杂海域地质调查及珊瑚礁的结构特征和生态环境研究。
2 精海三号和精海虹号无人艇广州海洋地质调查局与上海大学无人艇工程研究院合作,投入“精海3号”和“精海虹号”两条无人艇,以应对不同水深需求。
其中“精海3号”为大型无人艇,长6.3m,宽2.8m,吃水0.9m,主要用于2m以深水域的调查。
船首配置了1080P高清且带有三维云台的高清摄像头,可以随时调整角度和焦距,这样便可感知周围环境;船体水上部分配备一个激光测距仪,水下部分配备一个前视声呐,两者都起到了探测障碍物的作用,前者是精确感知水面障碍物,而后者起到了水下避障的作用;船体内部主要搭载的是海洋物探声学设备,包括多波束测深系统、侧扫声呐、前视声呐、浅地层剖面仪以及ADCP;配置RTK-DGPS定位系统,同时配备北斗定位系统作为冗余终端,在数据链中断的情况下,仍可通过北斗基站获得无人艇的位置,具备全时全天候的海上精确定位能力。
“精海虹号”是精海系列的第八代产品,船长1.5m,吃水只有0.3m,相比于精海3号,它体积小、机动性高,配合图2 精海系列无人艇及其控制单元图3 多波束海底探测和侧扫声呐海底探测示意图图4 多波束和侧扫声呐实时采集和监控界面(a精海3号;b精海三号控制单元;c精海虹号手动控制单元;d精海虹号)环境科学“精海3号”进行更浅水区域(2m以浅水域)测量,受其体积所限,搭载设备有高精度单波束测深仪、CTD、水下摄像机等。
精海系列无人艇利用模块化、标准化技术实现了灵活高效的遥控与自主导航航行、任务航迹点动态实时设定、高精度航迹跟踪、自动避障避碰、远距离自主航行、高可靠的数据传输等智能数据存储等功能[9-10];并实现控制设备和测绘设备远程管理,根据任务需求实现所需设备的上电或断电操作,达到保护设备、节省能源、实现超长距图5 水下摄像拍摄到的近岸礁石区图6 精海三号无人艇调查航迹图(左)及多波束预处理(右)离作业的目的;同时通过一大一小无人艇相互配合作业,可以高效、安全、全面的完成对近岸岛礁浅水区域的测量调查(见图2)。
3 多波束和侧扫声呐海底探测的特点多波束测深系统(multi-beam bathymetric system )与侧扫声呐(side scan sonar )都是能够实现海底全覆盖扫测的水声设备,都能够获得几倍于水深的覆盖范围(见图3)。
它们具有相似的工作原理,以一定的角度倾斜向海底发射声波脉冲,接收海底反向散射回波,从海底反向散射回波环境科学中提取所需要的海底几何信息[8]。
其中多波束系统在获取水深信息的同时,提取的是海底地形图像信息,其图像位置精度较高但分辨率较低;侧扫声呐提取的是高分辨率海床地貌图像信息,但位置精度较差[11-12]。
在近岸岛礁测量调查中,多波束和侧扫声呐是主要的探测手段,两者在位置和分辨率上有着很好的补充作用[13-14],这样便能够直观的获得这个岛礁周边全覆盖的的地形地貌数据。
本次搭载在精海三号无人艇内部的多波束系统是Kongsber公司的EM2040,侧扫声呐是klein公司的UUV3500,前者的发射频率是300kHz,后者是双频发射图7 无人艇扫测到的珊瑚礁石群(上:声呐图像显示;下:水下摄像显示)图8 无人艇扫测到的码头(上)以及沉没的渔船(下)接收(100kHz和400kHz),两者在接收信号时彼此影响较小,对获得的图像信息影响不明显。
4 精海三号和精海虹号对东瑁洲岛礁区的海底探测海底地形地貌探测是海洋地质调查的基础,也是近岸岛礁测量重要组成部分。
本次使用无人艇对东瑁洲岛礁区测量作业主要应用的调查设备就是搭载在精海三号上的多波束系统和侧扫声呐系统,实现工区2m以深水域的全覆盖测量,然后应用搭载在精海虹号上的单波束系统和水下摄像系统对2m以浅水域进行测量。
4.1 精海三号无人艇的测量过程本次调查精海三号主要使用Kongsber的EM2040型多波束系统和klein的3500型侧扫声呐系统,作业时通过在母船上远程控制设备的上线和下线,测线布设采用现场设计的方法,原则上测线平行等深线方向,同时根据作业需求和海况条件,重叠覆盖率≥10%。
作业时首先由人工手动操控精海三号驶进东瑁洲岛礁区,然后在海图显示界面上在进行自主规划测线进行自主测量,并通过远端实时数据回传监控海面环境和资料的质量。
EM2040系统通过软件——SIS(Sea f loor Information System)系统进行现场监控,包括通过实时覆盖图形(graphical window)、条幅水深剖面图(crosstrack windwon)、条幅彩色水深图(waterfall window)、波束质量(Beam intensity window)以及外部设备数据显示等对数据质量、声速校正以及全覆盖状况等进行实时检查与监控(见图4)。
Klein3500系统根据测线间距通过调整量程来实现数据的全覆盖,探测时声呐高低频同时发射的模式,保证获取最佳分辨率的图像效果(见图4)。
4.2 精海虹号无人艇的测量过程2m以浅的水域调查是由精海虹号完成,由于船体小,精海虹号只能搭载单波束测深系统和水下摄像系统来进行海底探测。
水下摄像系统作为一种海底可视化调查手段,在水下微地貌、底质识别和珊瑚礁生态环境监测等方面有着重要意义。
通过安装在精海虹号的高清HDMI080P摄像头采集的视频影像(见图5)分析,东瑁洲岛近岸2m以浅的微地貌主要是以礁石区为主,海水悬浮体含量高,海草、珊瑚等生物表面以及礁石表面均覆盖了一层细粒沉积物,因此该海域珊瑚等海生生物大面积死亡,其生长处于退化消亡阶段。
4.3 数据处理及分析精海三号在岛礁调查过程中按照实际情况分区域逐步完成(见图6左),测线间距由水深和覆盖宽度确定,东瑁洲全覆盖区域保证测线间条幅重叠在10%以上。
利用AML 水下声速剖面仪可以精确地测出水中的剖面声速,并对水深数据声速剖面改正,原始水深数据经过声速剖面改正后,已经将(波束角 + 声传播时间)格式的数据转成(相对船的水平位置 + 相对安装的深度)值,确保水深数据的准确性(yuanhongfei 无人测量船在水下地形中的应用)。
在多波束基于Caris后处理过程中,通过数据转化、合并数据、计算每个水深点的总传播误差、建立地域图表、用CUBE 技术生成网格化水深地形曲面,在网格化地形曲面上运用数据监测和数据过滤,重新计算水深地形曲面,最后生成光滑水深曲面。
声呐图像中深色的回声和白色的阴影斑纹表现出海底目标的凸起和凹陷,在图7中声呐探测到的珊瑚礁石反射了一个强的回声信号,在记录中产生了一个浅色的标记,强反射信号后面是黑色声学阴影,这种显示模式就是探测到的岛礁区凸起的礁石,这在精海虹号水下摄像中也有清晰的显示(见图7)。