無人機航測技術的海島海岸帶測量運用

張龍 龍成 劉芝波 楊麗麗

摘要：探討海島海岸帶測量過程中無人機航測技術的運用，首先闡述該技術結構與原理，了解海島海岸帶測量工作發展現狀，隨之從飛行設計和航空攝影、空三加密和數據采集、像控點和檢查點測量、外業調繪等六個方面，總結無人機航測技術運用的方法，憑借這一項先進技術提高海島海岸帶測量水平。

關鍵詞：無人機航測技術;海島海岸帶測量;海洋經濟;地理空間信息

海島和海岸帶地區由于受到人為因素和自然環境的共同影響，外部形態變化日新月異，地理空間信息的應用需求巨大。然而傳統船載作業以及人工實地測量方式效率低、強度大、危險系數高，已不能滿足現代業務的需求;基于衛星遙感和載人飛機的航測手段使用限制較多、成本較高。如何在保證測量精度的同時尋找既高效又安全的測繪方法已成為海島海岸帶測量領域的一項重要課題。隨著無人機技術發展成熟，一種基于無人機平臺的航空攝影測量手段具有操作簡單、機動性強、成本低廉，以及更高地安全性和靈活性使其被廣泛應用于測繪領域。

一、無人機航測技術構成和原理

無人機航測技術集成了高空拍攝、遙控遙測、導航定位、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理等新型應用技術，由無人機（遙感設備、數傳電臺、自動駕駛儀）、地面站（地面站控制軟件、航線規劃軟件）以及野外保障裝備及附屬設施構成。其原理是以無人機為飛行平臺，使用機載遙感設備獲取低空高分辨率影像資料，再通過內業數字測圖軟件按照精度要求經一系列自動化處理繪制地形圖，還可生成數字高程模型、數字正射影像、三維場景等多樣化數字產品[1]。

其主要包括飛行設計、航空攝影、像控點和檢查點測量、空三加密、外業調繪、數據采集與編輯、精度檢查、數字產品制作。作業采用的無人機型號為HY-6R，參數如表1。調查的主要步驟包括：（1）確定任務區域;（2）準確規劃航線;（3）采用RTK對測量區域四個角點進行打點控制，并標注醒目的標注;（4）飛行前安全檢查;（5）按航線安全飛行并安全降落;（6）整理數據，上傳成圖。

二、海島海岸監測現狀

海島海岸帶地形測繪的主要內容包括近海陸地、干出灘、海岸線和島礁，該區域水淺礁多、灘長泥淤，受潮汐和海況影響大，是海洋測繪中的困難區域，目前的主要測量手段包括常規實地測量、衛星遙感、航空遙感和低空無人機遙感。雖然實地測量精度高，但費時費力，已較少大面積使用;隨著海島海岸帶地區對現勢性和精度要求越來越高，現有衛星遙感和航空遙感等手段已難以滿足[2]。近年來低空無人機遙感系統日趨成熟并在國土和海洋測繪中逐漸應用，成為衛星遙感與載人航空遙感的有力補充。

三、海島海岸帶測量中無人機航測技術的應用

（一）飛行設計和航空攝影

綜合考慮測區海岸線走向、形狀等因素，根據規范及成圖比例尺要求，設置航線間隔和拍照曝光間隔。確保測區全覆蓋并保證影像的連接性，利用航飛控制軟件 eMotion2 制定測區飛行計劃，測區最終劃分為6個飛行架次，飛行高度約160m，飛行總時間為3h42min，飛行面積約65.3km2，獲取航空影像 1378張，所攝影像色彩均勻清晰，無云影遮擋，色調正常，反差適中，滿足設計要求[3]。

（二）像控點和檢查點測量

像控點的布設采用區域網布設且均能有效控制成圖范圍，航向方向按照4-5條基線，旁向方向逐條航線進行布設，選刺執行CH/Z3004-2010《低空數字航空攝影測量外業規范》。為檢測后期成圖精度及空三加密的使用，區域網內的檢查點個數不少于兩個。像控點和檢查點采用江蘇CORS 實時測量，采用 GPS 擬合高程。測量前對測區內已知控制點進行聯測并檢核，以保證像控點測量的正確性。

（三）空三加密和數據采集

空三加密和數據采集利用 Post Flight Terra 3D軟件完成，該軟件是一個由Pix4D驅動的全自動3D處理桌面軟件，可對影像進行全自動處理，野外初始化數據檢查后（重疊控制和低分辨率投影），可生成高質量、空間參照格式的二維和三維圖像，影像處理后可以得到 4D產品 DEM[4]、DOM、DLG、DSM 數據。

（四）外業調繪

外業調繪是根據所攝影像制成的放大工作底圖進行實地調查測繪，主要是補測影像上沒有的地物地貌、屋檐改正、高程點補測、實地調查和注記地理名稱、檢測內業采集的數學精度等。高程點在測區內要均勻分布，像控點也可充當高程點，平均每幅1：2000比例尺的標準圖幅里要有10-15個外業高程點[5]。

（五）數字產品制作

結合調繪資料、碎部點數據、補測數據進行內業編輯，采用南方CASS7.0成圖軟件進行地形圖編繪。圖幅切邊前注意處理范圍線和接邊處的地物、地貌，避免圖幅切邊引起數據丟失，確保最終成果滿足出圖的需要。

（六）精度檢查

選本次作業中的11個檢查點，將空三加密的成果和外業采用 RTK 測量成果進行比較，檢查點的平面坐標中誤差為±0.196m，高程中誤差為±0.305m，均達到區域網空三加密的精度要求。選取圖上電桿、房屋拐角、道路交叉點等明顯地物點，將外業實測的坐標和外業調繪改正的坐標進行對比，電桿、道路的平面精度較好，房屋的平面精度較差，所有地物的高程精度相對于平面精度略低，但都符合海洋工程地形測量規范的要求。

結束語：

無人機航測技術目前在海島海岸帶測量中是常見的技術手段，采用HY-6R型無人機，掌握其在實際測量中的優勢，從而總結測量的可行經驗。另外，采用無人機航測技術，也是推動海島海岸帶測量進步與創新的關鍵性舉措，使得測量工作正式進入到大數據與信息化時代，保證航測采集數據準確性，為海島海岸帶的一系列工作提供數據支持。

參考文獻：

[1]張恒.低空無人機航測在大比例尺地形測繪中的應用研究[J].低碳世界，2021，11（08）：78-79.