無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在岸線測(cè)量中的應(yīng)用

王立平+彭冰

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在岸線測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，重點(diǎn)探討了無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量高程轉(zhuǎn)換與岸線推算。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī) 海事測(cè)繪 岸線推算

1.無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)概述

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，是綜合無(wú)人機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)，依托遙感航測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化快速獲取植被、土壤、山地、河流、海洋、城鎮(zhèn)等地理要素的遙感信息，并完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模分析的應(yīng)用技術(shù)。目前，該技術(shù)已在土地監(jiān)察、氣象觀測(cè)、海事測(cè)繪、環(huán)境保護(hù)、治安監(jiān)控和應(yīng)急救險(xiǎn)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

無(wú)人機(jī)遙感航測(cè)系統(tǒng)由地面部分、空中部分和數(shù)據(jù)后處理部分組成。如圖1所示。其中地面部分包括航線規(guī)劃子系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)地面控制子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)接收顯示子系統(tǒng)，主要功能是規(guī)劃無(wú)人機(jī)飛行路徑，以及對(duì)無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)控制與飛行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收。空中部分包括傳感器子系統(tǒng)、空中控制子系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)平臺(tái)，主要功能是：與地面控制子系統(tǒng)通訊以及獲取遙感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)后處理部分主要是對(duì)采集的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何和輻射校正以及建模分析。

該技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

①信息獲取效率高。無(wú)人機(jī)采用低空飛行，只要天氣、風(fēng)力適宜，注冊(cè)后便可飛行，保證了數(shù)據(jù)信息采集和更新的及時(shí)性。

②數(shù)據(jù)分辨率高。無(wú)人機(jī)上攜帶有高分辨率的傳感器，可以獲取厘米級(jí)的影像數(shù)據(jù)，滿足各種比例尺的需求。

③成本低。無(wú)人機(jī)操作簡(jiǎn)單，攜帶方便，作業(yè)方式機(jī)動(dòng)靈活，相較于人工方式成本低、性價(jià)比高。

2.無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在岸線測(cè)量中的應(yīng)用

2.1無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)岸線測(cè)量過(guò)程

傳統(tǒng)岸線測(cè)量作業(yè)強(qiáng)度大、效率低，對(duì)人的因素要求高，且受地形和天氣的限制。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)受天氣影響小、作業(yè)方式機(jī)動(dòng)靈活，測(cè)量工作效率高。只要天氣適宜，無(wú)人機(jī)可在設(shè)定航線上100至1000m范圍內(nèi)低空飛行，快速獲取海岸地形遙感影像數(shù)據(jù)信息。

2.1.1準(zhǔn)備工作

作業(yè)前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，比如電池充電，檢查設(shè)備狀態(tài)和遙控連接是否正常等。由于天氣會(huì)對(duì)航拍質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，所以應(yīng)盡量挑選在風(fēng)力較小的晴朗天氣下作業(yè)。

2.1.2布設(shè)控制點(diǎn)

選取的控制點(diǎn)均勻地分布在測(cè)量區(qū)域，保證一張成片上的控制點(diǎn)有四至六個(gè)。

2.1.3數(shù)據(jù)處理

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理階段的工作主要是DEM編輯、DEM和DOM制作、DLG 制作處理分析獲得的地理信息數(shù)據(jù)。如圖2。

2.2無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量高程轉(zhuǎn)換與岸線推算

2.2.1高程轉(zhuǎn)換

2.2.2岸線推算

海島岸線推算中涉及的垂直基準(zhǔn)面如圖3所示。

圖3中，平均大潮高潮面與瞬時(shí)水位相對(duì)于當(dāng)?shù)仄骄Ｃ娴拇怪备卟頗 SMSL、ht MSL由潮汐模型直接計(jì)算，加上海面地形ζ獲得85高程H S85、ht 85。平均大潮高潮面與瞬時(shí)水位的垂直高差ΔhSt與絕對(duì)基準(zhǔn)無(wú)關(guān)，但與時(shí)間有關(guān)。

目前有兩個(gè)方案推算海島岸線在垂直方向上的絕對(duì)位置：

總體上方案一的推算岸線絕對(duì)高程的精度可能低于方案二，但方案一與測(cè)圖的瞬時(shí)水位線相聯(lián)系，不受像控誤差的影響，這在稀少像控點(diǎn)的海島礁航空攝影測(cè)量模式中具有重要意義。因此，最終的方案結(jié)合以上兩種方案，同時(shí)提供兩種方案的成果，而內(nèi)業(yè)作業(yè)人員采取方案一提供的高差數(shù)據(jù)推算岸線，岸線的絕對(duì)高程值用于質(zhì)量檢查。通過(guò)一些檢查項(xiàng)的結(jié)果評(píng)估岸線推算成果的可靠性，檢查項(xiàng)與其指標(biāo)要求具體如下：

（1）推算單位提供每個(gè)圖幅的平均大潮高潮線85高程參考值，要求測(cè)圖單位每圖幅平均大潮高潮線85高程與參考值互差不超過(guò)0.6m。

（2）計(jì)算圖幅平均大潮高潮線的85高程。以1：5000圖幅為單元，根據(jù)潮位推算單位提供的高差，計(jì)算每個(gè)曝光時(shí)刻的平均大潮高潮線85高程，再將多個(gè)曝光時(shí)刻的平均大潮高潮線85高程進(jìn)行平均后，得該圖幅的平均大潮高潮線85高程。

（3）當(dāng)圖幅內(nèi)無(wú)法提取滿足條件的瞬時(shí)水涯線85高程時(shí)，以最近圖幅的平均大潮高潮線85高程作為該圖幅的平均大潮高潮線85高程。

（4）每個(gè)圖幅不同曝光時(shí)刻的平均大潮高潮線8 5高程之間互差不大于0.5m；相鄰圖幅平均大潮高潮線8 5高程之間互差不大于0.3m。

（5）以圖幅為單元，在立體測(cè)圖環(huán)境下，依據(jù)該圖幅平均大潮高潮線85高程，跟蹤采集海島岸線，并將海島岸線的85高程錄入屬性項(xiàng)。當(dāng)與岸線附近地形要素出現(xiàn)矛盾時(shí)，可在高程限差0.2m范圍內(nèi)，調(diào)整海島岸線的平面位置，消除矛盾。

3.結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)具有作業(yè)方式機(jī)動(dòng)靈活，數(shù)據(jù)信息獲取速度快、時(shí)效強(qiáng)，數(shù)據(jù)信息質(zhì)量高等特點(diǎn)，已逐漸應(yīng)用在常規(guī)航測(cè)生產(chǎn)中，隨著無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的進(jìn)一步成熟，該技術(shù)將在海事測(cè)繪領(lǐng)域有著更加廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭期兼.無(wú)人機(jī)技術(shù)在測(cè)繪測(cè)量中的應(yīng)用分析[J].科技與創(chuàng)新，2014（5）.

[2]王宗華.淺析無(wú)人機(jī)在城市規(guī)劃測(cè)量中的運(yùn)用[J].中華民居（下旬刊）， 2013（10）.

[3]張?zhí)i，宋會(huì)傳.無(wú)人機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代礦山測(cè)量中的應(yīng)用探討[J].礦山測(cè)量，2010（3）.

[4]李忠強(qiáng)，等.無(wú)人機(jī)技術(shù)在海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].海洋開(kāi)發(fā)與管理，2014（7）.endprint