无人机遥感技术在岸线测量中的应用

2017-10-10王立平彭冰

珠江水运 2017年17期

王立平+彭冰

摘要：本文简要介绍了无人机遥感技术，对无人机遥感技术在岸线测量中的应用进行了探讨，重点探讨了无人机摄影测量高程转换与岸线推算。

关键词：无人机海事测绘岸线推算

1.无人机遥感技术概述

无人机遥感技术，是综合无人机技术、遥感技术、遥测遥控技术、GPS差分定位技术，依托遥感航测系统，实现智能化快速獲取植被、土壤、山地、河流、海洋、城镇等地理要素的遥感信息，并完成遥感数据处理、建模分析的应用技术。目前，该技术已在土地监察、气象观测、海事测绘、环境保护、治安监控和应急救险等领域得到广泛应用。

无人机遥感航测系统由地面部分、空中部分和数据后处理部分组成。如图1所示。其中地面部分包括航线规划子系统、无人机地面控制子系统以及数据接收显示子系统，主要功能是规划无人机飞行路径，以及对无人机的实时控制与飞行数据的实时接收。空中部分包括传感器子系统、空中控制子系统、无人机平台，主要功能是：与地面控制子系统通讯以及获取遥感数据。数据后处理部分主要是对采集的遥感影像数据进行几何和辐射校正以及建模分析。

该技术具有以下几个特点：

①信息获取效率高。无人机采用低空飞行，只要天气、风力适宜，注册后便可飞行，保证了数据信息采集和更新的及时性。

②数据分辨率高。无人机上携带有高分辨率的传感器，可以获取厘米级的影像数据，满足各种比例尺的需求。

③成本低。无人机操作简单，携带方便，作业方式机动灵活，相较于人工方式成本低、性价比高。

2.无人机遥感技术在岸线测量中的应用

2.1无人机遥感技术岸线测量过程

传统岸线测量作业强度大、效率低，对人的因素要求高，且受地形和天气的限制。无人机遥感技术受天气影响小、作业方式机动灵活，测量工作效率高。只要天气适宜，无人机可在设定航线上100至1000m范围内低空飞行，快速获取海岸地形遥感影像数据信息。

2.1.1准备工作

作业前做好相应的准备工作，比如电池充电，检查设备状态和遥控连接是否正常等。由于天气会对航拍质量产生一定的影响，所以应尽量挑选在风力较小的晴朗天气下作业。

2.1.2布设控制点

选取的控制点均匀地分布在测量区域，保证一张成片上的控制点有四至六个。

2.1.3数据处理

内业数据处理阶段的工作主要是DEM编辑、DEM和DOM制作、DLG 制作处理分析获得的地理信息数据。如图2。

2.2无人机摄影测量高程转换与岸线推算

2.2.1高程转换

2.2.2岸线推算

海岛岸线推算中涉及的垂直基准面如图3所示。

图3中，平均大潮高潮面与瞬时水位相对于当地平均海面的垂直高差H SMSL、ht MSL由潮汐模型直接计算，加上海面地形ζ获得85高程H S85、ht 85。平均大潮高潮面与瞬时水位的垂直高差ΔhSt与绝对基准无关，但与时间有关。

目前有两个方案推算海岛岸线在垂直方向上的绝对位置：

总体上方案一的推算岸线绝对高程的精度可能低于方案二，但方案一与测图的瞬时水位线相联系，不受像控误差的影响，这在稀少像控点的海岛礁航空摄影测量模式中具有重要意义。因此，最终的方案结合以上两种方案，同时提供两种方案的成果，而内业作业人员采取方案一提供的高差数据推算岸线，岸线的绝对高程值用于质量检查。通过一些检查项的结果评估岸线推算成果的可靠性，检查项与其指标要求具体如下：

（1）推算单位提供每个图幅的平均大潮高潮线85高程参考值，要求测图单位每图幅平均大潮高潮线85高程与参考值互差不超过0.6m。

（2）计算图幅平均大潮高潮线的85高程。以1：5000图幅为单元，根据潮位推算单位提供的高差，计算每个曝光时刻的平均大潮高潮线85高程，再将多个曝光时刻的平均大潮高潮线85高程进行平均后，得该图幅的平均大潮高潮线85高程。

（3）当图幅内无法提取满足条件的瞬时水涯线85高程时，以最近图幅的平均大潮高潮线85高程作为该图幅的平均大潮高潮线85高程。

（4）每个图幅不同曝光时刻的平均大潮高潮线8 5高程之间互差不大于0.5m；相邻图幅平均大潮高潮线8 5高程之间互差不大于0.3m。

（5）以图幅为单元，在立体测图环境下，依据该图幅平均大潮高潮线85高程，跟踪采集海岛岸线，并将海岛岸线的85高程录入属性项。当与岸线附近地形要素出现矛盾时，可在高程限差0.2m范围内，调整海岛岸线的平面位置，消除矛盾。