無人機遙感技術(shù)在岸線測量中的應(yīng)用

王立平+彭冰

摘 要：本文簡要介紹了無人機遙感技術(shù)，對無人機遙感技術(shù)在岸線測量中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，重點探討了無人機攝影測量高程轉(zhuǎn)換與岸線推算。

關(guān)鍵詞：無人機 海事測繪 岸線推算

1.無人機遙感技術(shù)概述

無人機遙感技術(shù)，是綜合無人機技術(shù)、遙感技術(shù)、遙測遙控技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)，依托遙感航測系統(tǒng)，實現(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、海事測繪、環(huán)境保護、治安監(jiān)控和應(yīng)急救險等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

無人機遙感航測系統(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)、無人機地面控制子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)接收顯示子系統(tǒng)，主要功能是規(guī)劃無人機飛行路徑，以及對無人機的實時控制與飛行數(shù)據(jù)的實時接收。空中部分包括傳感器子系統(tǒng)、空中控制子系統(tǒng)、無人機平臺，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)具有以下幾個特點：

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

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

③成本低。無人機操作簡單，攜帶方便，作業(yè)方式機動靈活，相較于人工方式成本低、性價比高。

2.無人機遙感技術(shù)在岸線測量中的應(yīng)用

2.1無人機遙感技術(shù)岸線測量過程

傳統(tǒng)岸線測量作業(yè)強度大、效率低，對人的因素要求高，且受地形和天氣的限制。無人機遙感技術(shù)受天氣影響小、作業(yè)方式機動靈活，測量工作效率高。只要天氣適宜，無人機可在設(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。由于天氣會對航拍質(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

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

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無人機攝影測量高程轉(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水位相對于當(dāng)?shù)仄骄Ｃ娴拇怪备卟頗 SMSL、ht MSL由潮汐模型直接計算，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水位的垂直高差ΔhSt與絕對基準(zhǔn)無關(guān)，但與時間有關(guān)。

目前有兩個方案推算海島岸線在垂直方向上的絕對位置：

總體上方案一的推算岸線絕對高程的精度可能低于方案二，但方案一與測圖的瞬時水位線相聯(lián)系，不受像控誤差的影響，這在稀少像控點的海島礁航空攝影測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，岸線的絕對高程值用于質(zhì)量檢查。通過一些檢查項的結(jié)果評估岸線推算成果的可靠性，檢查項與其指標(biāo)要求具體如下：

（1）推算單位提供每個圖幅的平均大潮高潮線85高程參考值，要求測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0.6m。

（2）計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，計算每個曝光時刻的平均大潮高潮線85高程，再將多個曝光時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)無法提取滿足條件的瞬時水涯線85高程時，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）每個圖幅不同曝光時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。當(dāng)與岸線附近地形要素出現(xiàn)矛盾時，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

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

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