滩涂地形测量中无人机激光测量技术的应用研究

滩涂地形测量中无人机激光测量技术的应用研究

王占士

王占士

滁州市土地房产勘测规划院安徽省滁州市239000

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+2×10-6D（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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