無人機海洋測繪應用進展分析

秦金濤

摘要：在科學技術不斷發展的背景下，無人機在我國各個行業的發展過程中得到了一定的應用。它作為一種先進的設備，主要是利用通信技術和遙感技術等來實現自動化，對相關的空間信息進行整合。在海洋測繪中應用無人機，能夠通過獲取精準的數據信息，有效完成測繪工作，加強對海洋的監測。

關鍵詞：無人機;海洋測繪;應用

1無人機系統分類

無人機系統分類見表1。1）中高空長航時無人機：高空長航時和中空長航時無人機系統任務較為相似，并開始逐漸裝備武器，主要由固定基地起飛，是目前軍事領域的主力機型。而戰術無人機尺寸較小，系統也較簡單。2）迷你型無人機：迷你型無人機尺寸通常小于15cm，但不包括微型無人機。可以手持發射，主要用于戰場機動部隊，尤其在民用方面用途廣泛。3）微型無人機：微型無人機最早定義為翼展不超過150mm的無人機，但現已經放寬要求。其主要用于在城市環境下的操作，尤其是建筑內的飛行。其飛行速度較低，能夠懸停并停留在某處，例如能夠緊貼墻壁或門柱。為了滿足這一要求，許多傳統構形設計已經被打破，各類型的無人機均已產生。微型無人機一般可手持發射，其機翼載荷很小，對大氣擾動很敏感，強度低且整體脆弱。4）毫米級無人機：毫米級無人機尺寸大小與無花果差不多，多集群使用，經常用于雷達干擾和誘餌。如果攝像機、發動機和控制系統的體積可做得足夠小，則可用于超短距離監視。5）研究型無人機：研究型無人機主要用于特殊目的的研究，構型尺寸各異，用于促進無人機整體領域技術發展，一般不投入批量生產，如氣象探測無人機、技術驗證機等。

2無人機海洋測繪應用的進展

2.1海洋遙感圖像的精校正

一般情況下，這一手段分為多項式校正和共線方程校正。前者能夠忽略拍攝時衛星的空間姿態，對變形的圖像可以徑直進行校正。而要使校正的精度提升，必須在地面設置較多的限制點。后者則不能忽略衛星拍攝時的空間姿態，或者由一些gcp反轉姿態參數來校正拍攝信息。以上兩種手段以及相應的校正精度對gcp的依賴程度很高，而gcp對陸地控制點的需求不僅較多，而且要求這些點的分布要盡量均勻。如果局部控制點不足，或者地面控制點的分布不均勻，很多情況下不能要求修正精度，也有不能正確修正的情況。雖然可以在海岸設置控制點，但在海上很難找到合適的控制點，在分散的島礁上很難達到實用水平。傳統的遙感影像精確校正方法的局限性是，海洋遙感測繪沒有地面控制點，只能分布于海島上，所以這些點并不能保證均勻分布。所以，這一問題也是海洋測繪信息技術中需要解決的困難之一，急需相應的解決手段。

2.2地形圖測繪

空中三角測量在地形圖設計過程中的應用，需要利用少量外業實測的控制點對全部影像的外方位元素進行確定，在這個過程中主要利用航空攝影技術，不斷提高模型的精度以及測圖的精度。在實際測繪過程中，相關的研究人員利用采集的控制點結果對測區影像進行了處理，發現其成果精度在經過空中三角測量加密處理過程以后，能夠滿足繪制1∶5000海島礁DEM的要求。這種方式還可以對地形復雜的海島海岸帶地區進行測繪，技術人員在這個過程中需要采用GNSS+IMU來輔助空中三角測量技術，這樣做的主要目的是減少對控制點的依賴，提高測繪的效果。

2.3 土壤質量

灘涂土壤是海岸帶濕地的重要組成部分，因其發育不明顯以及理化性狀差，易受到鹽漬化和重金屬污染的破壞（王曉輝 等，2007;張祖陸和王琳，2007）。實時精準地獲取海岸帶灘涂土壤屬性信息，監測灘涂土壤鹽漬化和重金屬污染的空間分布狀況，對于海岸帶生態環境的保護意義重大。基于偏最小二乘回歸、逐步多元線性回歸、支持向量機回歸以及人工神經網絡等建模方法，研究者主要利用土壤高光譜數據對海岸帶灘涂土壤鹽度（Farifteh 等，2007;Weng 等，2008;Akramkhanov和Vlek，2012;李薇 等，2014）和重金屬含量（Shi 等，2014a）進行定量估測或空間制圖。海岸帶濕地植物的分布和生長均會受到灘涂土壤鹽度和重金屬污染的脅迫影響（Zinnert 等，2012;Shi 等，2014b），因此海岸帶植被光譜信息能夠間接指示土壤鹽度和重金屬污染狀況及其空間分布。植被高光譜一方面可以解決利用影像數據反演土壤屬性信息時所面臨的植被覆蓋問題，另一方面也可以避免土壤水分、表面粗糙度以及有機質等因素對利用土壤光譜反演土壤鹽度和重金屬含量的影響（Zhang 等，2011）。研究表明，多種植被指數，如歸一化植被指數NDVI（Anne 等，2014）、光化學植被指數PRI（Naumann 等，2008;Zinnert 等，2012）、紅邊位置REP（Shi 等，2016）、土壤調整鹽度指數SASI（Zhang 等，2011）可以較為理想地指示土壤鹽度和重金屬等屬性含量。目前，研究者主要利用地面實測的高光譜數據監測海岸帶灘涂土壤鹽度和重金屬等屬性信息，基于星載或機載高光譜影像的研究仍處于起步階段（Naumann 等，2008;Anne 等，2014），主要制約在于缺乏可用且廉價的覆蓋海岸帶地區的高光譜影像數據。隨著無人機高光譜遙感技術的發展，基于高光譜影像的海岸帶土壤質量研究及應用將迎來更大的發展機遇。

結論

海洋測繪是海洋開發的基礎和先導。面對即將到來的海洋經濟和未來軍事斗爭，我國將深入完善海洋測繪技術及方法，逐步加大對海洋重力磁力測量的力度。對于海岸線、深層沉積物測繪、海洋聲場測繪以及海洋內波測繪進行大力的開發，做到對海洋地形的精密測量，確保測繪信息的精確性。毋庸置疑，海洋測繪信息處理技術在我國將得到進一步的完善和發展。

參考文獻：

[1]寧津生，張祖勛，祝國瑞，等.高新技術與測繪學科發展[D].中國測繪學科發展藍皮書，2020.

[2]翟國君，黃謨濤，歐陽永忠，等.海洋測繪的現狀與發展[J].測繪通報，2020（6）.