无人机激光测量技术在滩涂地形测量中的应用初探.pdf

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1、第36卷第1期应用海洋学学报Vol.36，No.12017年2月JournalofAppliedOceanographyFeb.，2017无人机激光测量技术在滩涂地形测量中的应用初探蔚广鑫，洪建胜，王伟斌(福建海洋研究所，福建厦门361013)摘要:常规测量手段在潮间带滩涂区域测量作业中存在许多困难，采用了自主研发的无人机平台，搭载激光测距传感器、ＲTKGPS等设备进行空中三维地形数据采集，通过校验场人工测量结果比对，测量结果满足海域地形测量技术要求．本研究选择大潮期低潮时段，采用该平台获得了2兴

2、化湾附近多个海湾25km的滩涂地形数据和现场照片，按照规范要求进行处理成图，质量检验结果表明，测量成果满足规范要求，具有较好的实用性，在我国广阔的海岸带区域具有很好的应用空间．关键词:海洋测量学;无人机;激光测量技术;滩涂测量;ＲTKGPS;兴化湾DOI:10．3969/J．ISSN．2095-4972．2017．01．018中图分类号:P229文献标识码:B文章编号:2095-4972(2017)01-0143-07潮间带滩涂由于自身所处的地理位置及岩土结和研究．本研究的实施可为今后滩涂地形测量

3、工作构的特殊性，高平潮时水深很浅，船只适航情况较的开展提供一定的参考．差，低平潮时淤泥承载能力差，人工测量费时费力，1材料与方法因而通过常规的测量手段难以快速获取准确有效的滩涂地形数据，一直是海洋测绘的难点［1-3］．针对这1．1无人机激光测量系统简介一区域的测量方法，目前应用较多的是航空摄影测无人机激光地形测量系统主要由空中飞行单量［4-12］，其应用和发展已相对成熟，但仍存在处理过元、地面控制单元和测量作业单元三大部分组成，程复杂、成图周期长、成本高、受天气条件限制等不包括相应硬件设备和数据采

4、集处理软件，如图1［13］［14］所示．足之处．无人机激光测量技术的出现，很大程度上弥补了航空摄影测量的不足，在有效提高测量［15-16］精度的同时，降低了测量成本．无人机激光地形测量技术可满足滩涂地形测量的测量精度需求，同时提高了作业效率，节省人力物力．随着研究的深入，在其他人工地面测量领域，无人机激光地形测量技术也将发挥自身的优势，逐步取代传统人工地面测量中大量重复、繁重的测量工作．国外研究人员基于小型无人直升机，已成功进行了低空数据采集和［17］建模的研究．本研究基于自主研发无人机信息采集平

5、台，搭载ＲTKGPS、激光测距传感器、数码相机、姿态传感器等设备，构建潮间带滩涂地形测量空中作业平台，采用校验场测量比对，对无人机激光测量技术的测量精度进行检验，并在较大范围的滩涂地形测量实图1无人机激光测量系统基本组成践中，对该测量方法的实用性和存在问题进行检验Fig．1CompositionofUAVlasermeasurementsystem收稿日期:2016-05-04基金项目:福建省科技计划资助项目(2014Ｒ1102)作者简介:蔚广鑫(1987～)，男，助理工程师;E-mail:yug

6、uangxin@yeah．net·144·应用海洋学学报36卷空中飞行单元采用八旋翼直升机为基本飞行平基准站组成，地面控制单元由数传电台和运行控制台，测量作业单元由机载ＲTKGPS、机载激光测距软件的外业测量工作站组成．无人机激光地形测量传感器、机载数据采集存储子系统和地面ＲTKGPS系统主要传感器精度指标如表1所示．表1无人机激光地形测量系统主要传感器精度指标Tab．1SensorprecisionindexesofUAVlasermeasurementsystem指标机载ＲTKGPS水平定位精

7、度机载激光测距传感器测距精度传感器姿态测量精度－6精度±(20+2×10·D)mm4cm1．5°采样频率/Hz5151注:D为测量点到基站的距离1．2校验方法采用人工交互辅助判断的方式进行处理，剔除非地无人机地形测量的技术方法与ＲTK三维水深形要素数据后，形成有效的三维地形测量数据．之后测量作业基本一致，通过机载数据采集单元，获取飞通过人工地面测量的地形数据成果与无人机测量数行过程中ＲTKGPS实时三维定位数据、激光测距传据成果进行对比分析，对无人机激光滩涂地形测量感器的地面目标测距数据和飞行姿态

8、数据，通过后系统的测量精度进行检验．处理软件计算地面目标的三维坐标，作业流程图见图2．图2无人机激光测量作业流程图3无人机激光测量校验场及有效数据点Fig．2FlowchartofUAVlasermeasuringFig．3CalibrationfieldandeffectivedatapointsofUAVlasermeasurement经过现场踏勘，选择一个无居民海岛作为测量检验场．该岛屿通过海堤与大陆相连，测量环境空旷，满足GPS测量的良好条件．岛屿周边地形要素2结果与讨论较