基于海岸地形无人机测绘系统选型分析

■王利锋 屈博 杨令刚

（河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队 河北 秦皇岛066000）

基于海岸地形无人机测绘系统选型分析

■王利锋 屈博 杨令刚

（河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队 河北 秦皇岛066000）

我国海洋测绘的相关规定中，着重要求准确、及时的测绘重点区域和变化区域，但在实际中这些区域的面积通常较小，变化并不明显，而且分布零散、涉及范围非常广，实地探测的难度很大，使常规海岸地形测绘技术和航空摄影测量技术均难以完成海岸地形测绘的任务，而无人机在灵活性、高效性以及经济性方面优势明显，恰好可以弥补传统测绘技术的缺陷，所以无人机在海岸地形测绘方面的应用成为可能。在此背景下，本文结合海岸地形测绘对无人机测绘系统的性能要求，对海岸地形无人机测绘系统选型问题展开研究，为海岸地形测量工作提供参考。

海岸地形无人机测绘系统选型

目前应用的无人机测绘系统通常由以无人机平台为基础的飞行控制系统、无人机飞行平台以及遥控、通信、影像获取、信息接收与处理设备等构成，为保证无人机平台的质量以及强度，通常选择玻璃钢和碳纤维的复合材料作为其加工的原材料，例如天宝UX5无人机等，由于不同类型的无人机测绘系统在具体性能方面存在差异，所以在将其应用于海岸地形测绘中之前，要结合海岸地形测绘的要求进行合理选型，保证测绘的可操作性和准确性。

1 海岸地形测绘对无人机测绘系统的性能要求

首先，结合《海岛测量规范》中对海岸地形测绘工作的要求可以发现，在1：2000的比例尺下，海岸地形测绘要求无人机测绘系统对导航意义突出和一般的地物目标的水平测量精度分别为0.8米和1.2米，对高程注记点的测量精度要求是0.2米，而且要求无人机测绘系统可以对明礁、灯塔、航标等地物信息进行准确的识别、信息提取等[1]。可见，海岸地形测量的难度相比航空摄影测量的难度更大。其次，海洋的水平面变化较大，部分海岸带干出滩漏出水面的面积是一直处于变化状态中的，要保证测绘出干出滩的最大面积，理论上只有2个小时可实现，但在实践中受光照等因素的影响，理想测绘时间更短，这对无人机测绘系统的机动性以及测绘效率等方面均提出了较高的要求。再次，海陆温差效应的作用下，海平面的风速通常较大，这对无人机测绘系统的抗风能力应较为突出。然后，分布杂乱的离散岛礁会直接对空中三角测量精度产生干扰，此时无人机测绘系统要保证测绘的精度，需要结合双频GPS等定位系统使用[2]。另外，无人机测绘系统在测绘的过程中落水的可能性较大，所以选择的无人机测绘系统不仅要防水、在落水后可以自动浮出水面，而且要具有自动应答功能，为落水后的寻找工作提供便利。除此之外，无人机测绘系统的起降模式以及数据处理能力等也要具有多元化的特点，保证其可以在复杂的海岸地形环境下使用，而且所获得的数据可以被有效应用。

2 海岸地形无人机测绘系统选型分析

结合海岸地形对无人机测绘系统的要求可以发现，在进行无人机测绘系统选型的过程中应重点考虑以下方面：

2.1 测绘精度

所选择的无人机测绘系统所获取的航空影像分辨率要满足1: 1000至1:5000比例尺地形图测绘的实际需要，而且航空影像不仅在格式、形式等方面规范统一，而且可以通过影像对其倾斜角等信息准确的判断。

2.2 技术指标

所选择的无人机测绘系统的抗风能力、飞行高度、可控距离、定位准确性、起降的多样性等技术指标必须达到海岸地形的要求，以此保证测绘工作的可操作性。

2.3 飞行安全性

我国东部海岸地区经济较发达，建筑、人口、飞行设施的分布均较密集，所以选择的无人机测绘系统在飞行的过程中，不仅要保证发动机性能的可靠性，而且对其油箱、材料等方面的设计和选材也提出了较高的要求，除此之外在无人机测绘系统运行的过程中，不能对其他的航空设备产生干扰的同时要有能力抵抗一般的环境干扰，进而达到安全性要求。

2.4 对环境的适应性

选择的无人机测绘系统的平台、云台结构、飞控系统等结构，在设计的过程中必须保证稳定性满足要求，以此保证其可以满足海岸地形对无人机测绘系统抗风能力、转场运输能力等方面的需要，提升其适应性[3]。需要注意的是，提升无人机测绘系统的适应性，除从设计角度出发外，从技术角度，提升其发动机、双频GPS等关键设备的性能等也至关重要。

2.5 其他方面

无人机测绘系统的使用效果除受其自身性能的影响外，后期维护升级、作业人员技能等也至关重要，所以要保证我国具备选择的无人机测绘系统配件保障、技术服务的能力。另外，要尽可能选择应用成熟度和市场占有率较高的无人机测绘系统，因为生产此类无人机测绘系统的厂家通常资质较高、经验较丰富，而且此类无人机测绘系统的使用寿命通常较长、风险通常较低。

例如，天宝UX5无人机具备全天候飞行能力，在设计的过程中，以碳纤骨架为主要结构，内部是发泡聚丙烯泡沫，这种框架结构可以确保扭转刚度和硬度，而泡沫具有异常的压力阻力,没有记忆效应,换言之即使受到撞击也会“反弹”到原来的形状，而内部电子骨又会受到发泡聚丙烯泡沫的保护，结构安全性非常理想；而且升降翼上复合纤维部分、垂直翼尖上移动和固定部分内有模型结构，能够吸收能量；垂直的翼尖端和腹部采用复合材料，在着陆时摩擦地面产生弯曲，同样吸收能量，对环境的适应性非常强，还延续了GatewingX100在测量精准度方面的优势，生产企业资质健全，所以在海岸地形测绘方面应用具有可行性。

3 结论

通过上述分析可以发现，现阶段人们已经认识到海岸地形测绘工作和陆地地形测绘工作在开展的过程中存在差异，前者的实地测绘难度更大，并在实际工作中有意识的结合飞行机的特点，进行飞行机测绘系统的设计和开发，结合海岸测绘的特点，选择适应的无人机测绘系统完成测绘工作，这是我国海洋地形测绘水平提升的体现，也是我国测绘领域应用现代技术成果的体现。

[1]郭忠磊，赵俊生，刘雁春，孙东磊援无人机的海岸地形航测技术探讨 [J]援海洋测绘，2010，06：30-32援

[2]滕惠忠，申家双，刘敏，叶秋果，张靓援海洋测绘航空摄影测量体系建设思考 [J]援海洋测绘，2015，04：11-15援

[3]裴红松援海洋测绘遥感影像管理与服务系统设计 [D]援中国地质大学 (北京)，2015援

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-12-222-1

王利锋（1981～），男，本科，高级工程师，研究方向为海洋测绘和gis等作。