滩涂地形测量中无人机激光测量技术的应用研究

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滩涂地形测量中无人机激光测量技术的应用研究
摘要:在涨潮期间,滩涂地形测量难度较大,通过使用自主研发的无人机平台,开展滩涂地形测量,对比人工测量可以满足滩涂地形测量技术要求。

本文从滩涂
地形概述入手,接着阐述了无人机激光测量技术概述,最后总结了滩涂地形测量
中无人机激光测量技术的应用。

关键词:滩涂;地形测量;无人机;激光测量技术;应用
通过使用自主研发的无人机信息采集平台,搭建起来的GPS、激光测距传感
器等,可以在涨潮期间进行滩涂地形测量。

并对比校验场测量,对无人机激光测
量技术的测量精度进行检验,确保滩涂地形测量工作的有序开展。

1 滩涂地形概述
在涨潮期间,滩涂地区由于自身独特的地理位置、岩石结构等,高平潮水深
较浅,船只的出航情况较差。

低潮时期的淤泥承载力较大,使得人工测量难度加剧,使用常规测量手段,难以在较短的时间内获取精准的滩涂地形数据,这也是
海洋测绘难点之一。

就滩涂地区的测量,普遍使用的是航空摄影测量技术,这类
技术在发展与应用中已经趋于成熟,但在其使用中成本较高、会受到天气的影响。

无人激光测量技术的出现,弥补了航空测量中的不足,同时也降低了测量成本,
具备十分显著的应用效果。

2 无人机激光测量技术概述
2.1 系统简介
无人机激光测量技术如下图1所示,主要由地面控制、测量作业、高飞单元三部分组成。

在其测量工作开展中,可以进行硬件设备控制、数据的处理。

空中
飞行单位使用的是八旋翼直升机,测量作业单位由机载RTK、GPS、机载激光测距传感器、机载数据储存器等。

地面控制单元由传输电台、运行控制软件、外业测
量组成,无人机激光地形测量系统,定位精度为±20+2×10-6 D(mm),机械激光测距传感器精度为4cm,传感器姿态测量精度为1.5°。

图1 无人机激光测量系统组成结构图
2.2 应用优势
2.2.1 测量精度高
不管是理论还是实际校验结果均表示,滩涂地形测量中,无人机激光测量技术的应用优
势高于其他的测量技术,。

在滩涂地形测量工作中不会受到海浪等其他因素的影响与干扰,
因此,测量精度较高。

2.2.2 适应性较强
滩涂地区的海岛、海岸较多,在其测量工作中会受到很多因素的影响,难以在涨潮期间
开展测量工作,地面测量人员也很难看展测量作业。

在海图、地形图的测量中,潮间带的地
形属于测量空白区域。

通过应用无人机开展测量作业,不会受到各类因素的限制,能够为海
域地形测量提供便捷性。

2.2.3 灵活性较好
无人机具有灵活性强的特点,可以在测量现场快速开展测量工作,并将成图显示出来,
其测量效率是其他测量方式无法达到的,因此,应用效果显著。

3 滩涂地形测量中无人机激光测量技术的应用
3.1 校验方式
无人机地形测量技术与PTK三维水深测方式一致,通过使用机载数据,实现数据采集,
以此获取飞行过程中的三维定位数据,飞行姿态数据等,接着应用后期处理软件,计算地面
目标的三维坐标。

经过现场勘察,选择一份无人居住的海岛作为测量校验场,岛屿与海堤、大陆相互连接,测
量环境相对较为空旷,地形测量要求基本满足GPS测量需求。

岛屿周边的地形要素较为丰富,包括:人工建筑、海堤、林地、断崖等,地形的起伏变化较大,代表性较强。

3.2 测量要点
通过人工地面测量的方式,获取校验去内的地形数据,人工测量点总计382个,在地形
测量中其要素需要为边缘线,比如:海堤、断崖等,无人机实施全岛激光测量,测线间距为10m,其飞行高度为40m。

为确保测量结果的可靠性,无人机测量方向需要与人工测量解剖
面垂直。

无人机激光地形测量数据,主要是借助自主开发软件,与人工互辅判断方式开展处理,
将非地形要素内的数据剔除掉。

形成有效的三维地形测量数据,接着通人工地面测量,对比
地形数据成果、无人机测量数据,检验无人机激光地形测量系统精度。

3.3 测量结果
无人机激光地形测量得到的数据,在经过人工判断、将树林、水面等地物影响产生的非
地形数据,借助ArcGis软件开展数据生成,并对DEM数据进行假色处理,选取典型剖面开
展激光测量、地面测量。

根据相关规定,在校验区内人工测量数据、无人机激光测量数据,
在1mm的范围内对比测量点高程。

在ArcGis软件内,选择1m以上的距离,对比分析两个
临近测量点,在点位置上的随机性较强,可以代表整个区域内的测量精度。

3.4 测量案例
本文主要以测量滩涂范围内的几个典型海湾,海域底质均为淤泥,测区内海水养殖密布,包括:底播、插杆、浅水等结网式养殖。

传统的水探测量方式,在高密度养殖区域内,船只
很难进入。

在淤泥质滩涂人工也很难进行下海测量,测量难度较大。

在本案例测量中,其测量面积为25㎞²,测量的比例尺为1:25000,侧线间距为250m,无人
机飞行高度设置为30m,测量速度为10m/s,无人机的总飞行测线长度为229.00km,检测线31.82km。

滩涂地形测量成果需要通过计算检测线,主测线交叉点互差的方式开展其检验工作。

测量线与主测量线呈垂直分布状态,检测线一般安排在无人机激光测量回航线路内,必
须要与主测线测量过程中的高度、速度保持一致。

最终的测量交叉点高程互差为0.06m,最
大互差为0.15m,最终的测量结果满足相应质量要求。

4 结束语
综上所述,无人机激光测量技术属于一种新型的地形测量方案,在其应用中可以有效解
决各类测量难点与问题,完成滩涂海岸区域地形测量工作,同常规的测量手段相比,具备很
好的应用优势。

为确保其测量精度,可以使用交互式的处理方式,以此确保数据质量。

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