無人機遙感技術在岸線測量中的應用

王立平+彭冰

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

關鍵詞：無人機 海事測繪 岸線推算

1.無人機遙感技術概述

無人機遙感技術，是綜合無人機技術、遙感技術、遙測遙控技術、GPS差分定位技術，依托遙感航測系統，實現智能化快速獲取植被、土壤、山地、河流、海洋、城鎮等地理要素的遙感信息，并完成遙感數據處理、建模分析的應用技術。目前，該技術已在土地監察、氣象觀測、海事測繪、環境保護、治安監控和應急救險等領域得到廣泛應用。

無人機遙感航測系統由地面部分、空中部分和數據后處理部分組成。如圖1所示。其中地面部分包括航線規劃子系統、無人機地面控制子系統以及數據接收顯示子系統，主要功能是規劃無人機飛行路徑，以及對無人機的實時控制與飛行數據的實時接收。空中部分包括傳感器子系統、空中控制子系統、無人機平臺，主要功能是：與地面控制子系統通訊以及獲取遙感數據。數據后處理部分主要是對采集的遙感影像數據進行幾何和輻射校正以及建模分析。

該技術具有以下幾個特點：

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

②數據分辨率高。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據，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.無人機遙感技術在岸線測量中的應用

2.1無人機遙感技術岸線測量過程

傳統岸線測量作業強度大、效率低，對人的因素要求高，且受地形和天氣的限制。無人機遙感技術受天氣影響小、作業方式機動靈活，測量工作效率高。只要天氣適宜，無人機可在設定航線上100至1000m范圍內低空飛行，快速獲取海岸地形遙感影像數據信息。

2.1.1準備工作

作業前做好相應的準備工作，比如電池充電，檢查設備狀態和遙控連接是否正常等。由于天氣會對航拍質量產生一定的影響，所以應盡量挑選在風力較小的晴朗天氣下作業。

2.1.2布設控制點

選取的控制點均勻地分布在測量區域，保證一張成片上的控制點有四至六個。

2.1.3數據處理

內業數據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據。如圖2。

2.2無人機攝影測量高程轉換與岸線推算

2.2.1高程轉換

2.2.2岸線推算

海島岸線推算中涉及的垂直基準面如圖3所示。

圖3中，平均大潮高潮面與瞬時水位相對于當地平均海面的垂直高差H 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與絕對基準無關，但與時間有關。

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，最終的方案結合以上兩種方案，同時提供兩種方案的成果，而內業作業人員采取方案一提供的高差數據推算岸線，岸線的絕對高程值用于質量檢查。通過一些檢查項的結果評估岸線推算成果的可靠性，檢查項與其指標要求具體如下：

（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高程進行平均后，得該圖幅的平均大潮高潮線85高程。

（3）當圖幅內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，在立體測圖環境下，依據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。當與岸線附近地形要素出現矛盾時，可在高程限差0.2m范圍內，調整海島岸線的平面位置，消除矛盾。

3.結束語

無人機遙感技術具有作業方式機動靈活，數據信息獲取速度快、時效強，數據信息質量高等特點，已逐漸應用在常規航測生產中，隨著無人機遙感技術的進一步成熟，該技術將在海事測繪領域有著更加廣闊的應用前景。

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