基于海岸地形無人機測繪系統選型分析

■王利鋒 屈博 楊令剛

（河北省地礦局秦皇島礦產水文工程地質大隊 河北 秦皇島066000）

基于海岸地形無人機測繪系統選型分析

■王利鋒 屈博 楊令剛

（河北省地礦局秦皇島礦產水文工程地質大隊 河北 秦皇島066000）

我國海洋測繪的相關規定中，著重要求準確、及時的測繪重點區域和變化區域，但在實際中這些區域的面積通常較小，變化并不明顯，而且分布零散、涉及范圍非常廣，實地探測的難度很大，使常規海岸地形測繪技術和航空攝影測量技術均難以完成海岸地形測繪的任務，而無人機在靈活性、高效性以及經濟性方面優勢明顯，恰好可以彌補傳統測繪技術的缺陷，所以無人機在海岸地形測繪方面的應用成為可能。在此背景下，本文結合海岸地形測繪對無人機測繪系統的性能要求，對海岸地形無人機測繪系統選型問題展開研究，為海岸地形測量工作提供參考。

海岸地形無人機測繪系統選型

目前應用的無人機測繪系統通常由以無人機平臺為基礎的飛行控制系統、無人機飛行平臺以及遙控、通信、影像獲取、信息接收與處理設備等構成，為保證無人機平臺的質量以及強度，通常選擇玻璃鋼和碳纖維的復合材料作為其加工的原材料，例如天寶UX5無人機等，由于不同類型的無人機測繪系統在具體性能方面存在差異，所以在將其應用于海岸地形測繪中之前，要結合海岸地形測繪的要求進行合理選型，保證測繪的可操作性和準確性。

1 海岸地形測繪對無人機測繪系統的性能要求

首先，結合《海島測量規范》中對海岸地形測繪工作的要求可以發現，在1：2000的比例尺下，海岸地形測繪要求無人機測繪系統對導航意義突出和一般的地物目標的水平測量精度分別為0.8米和1.2米，對高程注記點的測量精度要求是0.2米，而且要求無人機測繪系統可以對明礁、燈塔、航標等地物信息進行準確的識別、信息提取等[1]?？梢?，海岸地形測量的難度相比航空攝影測量的難度更大。其次，海洋的水平面變化較大，部分海岸帶干出灘漏出水面的面積是一直處于變化狀態中的，要保證測繪出干出灘的最大面積，理論上只有2個小時可實現，但在實踐中受光照等因素的影響，理想測繪時間更短，這對無人機測繪系統的機動性以及測繪效率等方面均提出了較高的要求。再次，海陸溫差效應的作用下，海平面的風速通常較大，這對無人機測繪系統的抗風能力應較為突出。然后，分布雜亂的離散島礁會直接對空中三角測量精度產生干擾，此時無人機測繪系統要保證測繪的精度，需要結合雙頻GPS等定位系統使用[2]。另外，無人機測繪系統在測繪的過程中落水的可能性較大，所以選擇的無人機測繪系統不僅要防水、在落水后可以自動浮出水面，而且要具有自動應答功能，為落水后的尋找工作提供便利。除此之外，無人機測繪系統的起降模式以及數據處理能力等也要具有多元化的特點，保證其可以在復雜的海岸地形環境下使用，而且所獲得的數據可以被有效應用。

2 海岸地形無人機測繪系統選型分析

結合海岸地形對無人機測繪系統的要求可以發現，在進行無人機測繪系統選型的過程中應重點考慮以下方面：

2.1 測繪精度

所選擇的無人機測繪系統所獲取的航空影像分辨率要滿足1: 1000至1:5000比例尺地形圖測繪的實際需要，而且航空影像不僅在格式、形式等方面規范統一，而且可以通過影像對其傾斜角等信息準確的判斷。

2.2 技術指標

所選擇的無人機測繪系統的抗風能力、飛行高度、可控距離、定位準確性、起降的多樣性等技術指標必須達到海岸地形的要求，以此保證測繪工作的可操作性。

2.3 飛行安全性

我國東部海岸地區經濟較發達，建筑、人口、飛行設施的分布均較密集，所以選擇的無人機測繪系統在飛行的過程中，不僅要保證發動機性能的可靠性，而且對其油箱、材料等方面的設計和選材也提出了較高的要求，除此之外在無人機測繪系統運行的過程中，不能對其他的航空設備產生干擾的同時要有能力抵抗一般的環境干擾，進而達到安全性要求。

2.4 對環境的適應性

選擇的無人機測繪系統的平臺、云臺結構、飛控系統等結構，在設計的過程中必須保證穩定性滿足要求，以此保證其可以滿足海岸地形對無人機測繪系統抗風能力、轉場運輸能力等方面的需要，提升其適應性[3]。需要注意的是，提升無人機測繪系統的適應性，除從設計角度出發外，從技術角度，提升其發動機、雙頻GPS等關鍵設備的性能等也至關重要。

2.5 其他方面

無人機測繪系統的使用效果除受其自身性能的影響外，后期維護升級、作業人員技能等也至關重要，所以要保證我國具備選擇的無人機測繪系統配件保障、技術服務的能力。另外，要盡可能選擇應用成熟度和市場占有率較高的無人機測繪系統，因為生產此類無人機測繪系統的廠家通常資質較高、經驗較豐富，而且此類無人機測繪系統的使用壽命通常較長、風險通常較低。

例如，天寶UX5無人機具備全天候飛行能力，在設計的過程中，以碳纖骨架為主要結構，內部是發泡聚丙烯泡沫，這種框架結構可以確保扭轉剛度和硬度，而泡沫具有異常的壓力阻力,沒有記憶效應,換言之即使受到撞擊也會“反彈”到原來的形狀，而內部電子骨又會受到發泡聚丙烯泡沫的保護，結構安全性非常理想；而且升降翼上復合纖維部分、垂直翼尖上移動和固定部分內有模型結構，能夠吸收能量；垂直的翼尖端和腹部采用復合材料，在著陸時摩擦地面產生彎曲，同樣吸收能量，對環境的適應性非常強，還延續了GatewingX100在測量精準度方面的優勢，生產企業資質健全，所以在海岸地形測繪方面應用具有可行性。

3 結論

通過上述分析可以發現，現階段人們已經認識到海岸地形測繪工作和陸地地形測繪工作在開展的過程中存在差異，前者的實地測繪難度更大，并在實際工作中有意識的結合飛行機的特點，進行飛行機測繪系統的設計和開發，結合海岸測繪的特點，選擇適應的無人機測繪系統完成測繪工作，這是我國海洋地形測繪水平提升的體現，也是我國測繪領域應用現代技術成果的體現。

[1]郭忠磊，趙俊生，劉雁春，孫東磊援無人機的海岸地形航測技術探討 [J]援海洋測繪，2010，06：30-32援

[2]滕惠忠，申家雙，劉敏，葉秋果，張靚援海洋測繪航空攝影測量體系建設思考 [J]援海洋測繪，2015，04：11-15援

[3]裴紅松援海洋測繪遙感影像管理與服務系統設計 [D]援中國地質大學 (北京)，2015援

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-222-1

王利鋒（1981～），男，本科，高級工程師，研究方向為海洋測繪和gis等作。