智能測量船在水上測量業(yè)務中的應用

摘?要：傳統(tǒng)的水上測量模式在使用方便性、應用環(huán)境、安全性方面都有劣勢，而智能測量船能夠彌補這些劣勢，同時智能測量船高度集成化，可以搭載多種傳感器，滿足多種作業(yè)需求。本文通過玄武湖的具體案例展示智能測量船的應用。

關鍵詞：智能測量船;自主航行和測量;搭載傳感器

一、 智能測量船簡介

（一）智能測量船介紹

智能測量船是一種可以通過設定路線，借助衛(wèi)星定位，慣性導航，進行遠程操控的無人測量系統(tǒng)，能夠代替人去自動執(zhí)行水上各種工作。小巧的船體可以貼岸作業(yè)，能夠大幅促進測量的效率和準確度，降低工作人員水上工作的風險，現(xiàn)已在全國30多個城市中得到應用。

（二）傳統(tǒng)測量方法的不足

第一，船只比較大，吃水深，調度不方便;第二，小船雖然靈活，也能測量一部分淺水區(qū)域，但是比較危險，特別在水流比較湍急的地方，對測量人員的生命安全也有一定的威脅。第三，在平穩(wěn)的淺水區(qū)域和河堤區(qū)域等，如果直接用RTK測量水深，測量效率十分低下。

（三）智能測量船的優(yōu)勢

第一，通過內置的導航模塊可以實現(xiàn)自主航行、輕巧的船體吃水很淺，可以順利的測量淺灘、礁石區(qū)域以及其他比較危險的地方，解放勞動力，提高工作效率，避免人員受傷。第二，不管是市郊的江河，還是僻靜的水庫，找到一艘適宜測繪人員進行測繪作業(yè)的船只不是一件容易的事。而一艘無人測繪船僅有20多千克，可很輕松的裝車攜帶。第三，智能測量船可根據(jù)設定的路線自主航行和測量，無須人為干預，在測量過程中，能自動探測到前方的障礙物并實現(xiàn)自主避障。第四，可搭載GNSS接收機、ADCP、側掃聲吶等多種傳感器，從而實現(xiàn)水深測量 、水質監(jiān)測等各種功能。

二、 多種作業(yè)應用

智能測量船根據(jù)用戶需要搭載多種傳感器，滿足多種作業(yè)需求：

（一）搭載單波束。搭載單波束，可提前規(guī)劃路線，代替測量人員在污染、危險、淺灘等地方進行高精度水深測量。利用搭配的專業(yè)測量軟件，并能生成直觀的水底三維地形圖。

（二）搭載ADCP。智能測量船可定制搭載聲學多普勒流速剖面儀（ADCP），船體自帶導航系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，可在極淺河流或者明渠等大船不能進去的流域進行流量測驗，并獲得準確可靠的數(shù)據(jù)。

（三）搭載側掃聲吶。智能測量船還具備搭載側掃聲吶的能力，可搭載高分辨率側掃聲吶進行水下地貌掃測，水下暗管探測等工作。

（四）搭載水質監(jiān)測儀。智能測量船還可以搭載水質監(jiān)測儀，按照規(guī)劃設定好的路線，自動行駛到目的地，并對該片水域的pH、電導率、溶解氧、濁度、COD、BOD、重金屬離子、余氯總氯、氨氮、總磷等水質參數(shù)進行測量。能滿足各種地表水、地下水、工業(yè)和生產污水、養(yǎng)殖及再生水的測量需求。

三、 智能測量船玄武湖測量應用案例

（一）基本情況

甲方單位：江蘇××清淤公司;測量單位：南方測繪南京公司;測量時間：2019年4月26日;測量區(qū)域范圍：某城市內湖小部分水域，南北長約1.2km，東西寬約300米;測量目的：測得該區(qū)域空間坐標和水底高程，用于水下清淤土方量計算;使用主要設備：SU12智能測量船，銀河1 RTK。

（二）測量過程

測量主要設備：SU12智能測量船，SU12智能測量船系統(tǒng)由小型無人船、主動導航模塊、聲吶探測模塊、核心傳感模塊、岸基操控終端、無人船測量軟件等項目組成。將先進的衛(wèi)星定位、傳感器與智能導航主控等多項技術相結合，提出了高精度、智能化、無人化、集成化、機動化、網(wǎng)絡化的勘測處理手段?？纱钶d RTK、單波束測深儀、ADCP、側掃聲吶、水質監(jiān)測儀等（標配搭載單波束測深儀）。

具體測量實施方案：智能測量船上已集成RTK和測深儀，RTK可以用電臺1+1模式，也可以插手機卡接CORS基站。由于接CORS不需要在岸上再架設基站，比較方便，我們此次采用RTK接CORS模式測量，岸上有NJ92控制點，前期進行檢核校正。

岸上采用筆記本作為采集基站，通過電臺與船體通信，傳輸距離最長可達5KM，裝上無人船測量軟件，進行相關設置和數(shù)據(jù)存儲。主要設置好坐標系統(tǒng)，采集條件和方式，天線高和測深儀等相關設置。

船體可以通過遙控器手動遙控進行測量，遙控距離最遠可達2km，也可以在軟件上設置好航線讓船體自主導航測量。由于本次測量有區(qū)域邊界底圖，軟件可以導入DXF底圖，我們決定采用自動測量模式，這樣測出來的數(shù)據(jù)比較規(guī)整。

測量過程中通過軟件我們可以實時查看坐標、高程、水深以及GPS差分狀態(tài)等相關信息，以便隨時進行調整。所有數(shù)據(jù)采集完成后，在軟件上進行采集水深取樣和綜合改正輸出兩個步驟就可以轉換成CASS成果數(shù)據(jù);另外也可以不使用RTK測得高程，通過驗潮站模式，利用水位高減水深得出水底高程;最終得出的成果文件可以直接用CASS軟件進行展點、繪等高線成圖、計算土方量等操作。

四、 結論

此次測量成果得到甲方單位認可，同時采用智能測量船進行水上測量有幾大優(yōu)勢：第一，只需要船體下水，無須人員在水上進行測量，大大提高人員安全性保障;第二，船體可以進行自主導航測量，測量的數(shù)據(jù)排列非常規(guī)整，大大提高數(shù)據(jù)質量和可靠性;第三，船體小，手動自動自由切換，可以到達一些邊角區(qū)域，對測量范圍覆蓋更全面;第四，運輸方便，不像傳統(tǒng)模式在陌生水域還要找船，進一步省去人力物力。

參考文獻：

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[2]朱昆鵬，陳強，趙彥，等.水下地形測量方法的選用及對比研究[J].山西科技，2012（3）.

作者簡介：于武斌，廣州南方測繪科技股份有限公司南京分公司。