智能测量船在水上测量业务中的应用

摘 要：传统的水上测量模式在使用方便性、应用环境、安全性方面都有劣势，而智能测量船能够弥补这些劣势，同时智能测量船高度集成化，可以搭载多种传感器，满足多种作业需求。本文通过玄武湖的具体案例展示智能测量船的应用。

关键词：智能测量船;自主航行和测量;搭载传感器

一、 智能测量船简介

（一）智能测量船介绍

智能测量船是一种可以通过设定路线，借助卫星定位，惯性导航，进行远程操控的无人测量系统，能够代替人去自动执行水上各种工作。小巧的船体可以贴岸作业，能够大幅促进测量的效率和准确度，降低工作人员水上工作的风险，现已在全国30多个城市中得到应用。

（二）传统测量方法的不足

第一，船只比较大，吃水深，调度不方便;第二，小船虽然灵活，也能测量一部分浅水区域，但是比较危险，特别在水流比较湍急的地方，对测量人员的生命安全也有一定的威胁。第三，在平稳的浅水区域和河堤区域等，如果直接用RTK测量水深，测量效率十分低下。

（三）智能测量船的优势

第一，通过内置的导航模块可以实现自主航行、轻巧的船体吃水很浅，可以顺利的测量浅滩、礁石区域以及其他比较危险的地方，解放劳动力，提高工作效率，避免人员受伤。第二，不管是市郊的江河，还是僻静的水库，找到一艘适宜测绘人员进行测绘作业的船只不是一件容易的事。而一艘无人测绘船仅有20多千克，可很轻松的装车携带。第三，智能测量船可根据设定的路线自主航行和测量，无须人为干预，在测量过程中，能自动探测到前方的障碍物并实现自主避障。第四，可搭载GNSS接收机、ADCP、侧扫声呐等多种传感器，从而实现水深测量 、水质监测等各种功能。

二、 多种作业应用

智能测量船根据用户需要搭载多种传感器，满足多种作业需求：

（一）搭载单波束。搭载单波束，可提前规划路线，代替测量人员在污染、危险、浅滩等地方进行高精度水深测量。利用搭配的专业测量软件，并能生成直观的水底三维地形图。

（二）搭载ADCP。智能测量船可定制搭载声学多普勒流速剖面仪（ADCP），船体自带导航系统和动力系统，可在极浅河流或者明渠等大船不能进去的流域进行流量测验，并获得准确可靠的数据。

（三）搭載侧扫声呐。智能测量船还具备搭载侧扫声呐的能力，可搭载高分辨率侧扫声呐进行水下地貌扫测，水下暗管探测等工作。

（四）搭载水质监测仪。智能测量船还可以搭载水质监测仪，按照规划设定好的路线，自动行驶到目的地，并对该片水域的pH、电导率、溶解氧、浊度、COD、BOD、重金属离子、余氯总氯、氨氮、总磷等水质参数进行测量。能满足各种地表水、地下水、工业和生产污水、养殖及再生水的测量需求。

三、 智能测量船玄武湖测量应用案例

（一）基本情况

甲方单位：江苏××清淤公司;测量单位：南方测绘南京公司;测量时间：2019年4月26日;测量区域范围：某城市内湖小部分水域，南北长约1.2km，东西宽约300米;测量目的：测得该区域空间坐标和水底高程，用于水下清淤土方量计算;使用主要设备：SU12智能测量船，银河1 RTK。

（二）测量过程

测量主要设备：SU12智能测量船，SU12智能测量船系统由小型无人船、主动导航模块、声呐探测模块、核心传感模块、岸基操控终端、无人船测量软件等项目组成。将先进的卫星定位、传感器与智能导航主控等多项技术相结合，提出了高精度、智能化、无人化、集成化、机动化、网络化的勘测处理手段。可搭载 RTK、单波束测深仪、ADCP、侧扫声呐、水质监测仪等（标配搭载单波束测深仪）。

具体测量实施方案：智能测量船上已集成RTK和测深仪，RTK可以用电台1+1模式，也可以插手机卡接CORS基站。由于接CORS不需要在岸上再架设基站，比较方便，我们此次采用RTK接CORS模式测量，岸上有NJ92控制点，前期进行检核校正。

岸上采用笔记本作为采集基站，通过电台与船体通信，传输距离最长可达5KM，装上无人船测量软件，进行相关设置和数据存储。主要设置好坐标系统，采集条件和方式，天线高和测深仪等相关设置。

船体可以通过遥控器手动遥控进行测量，遥控距离最远可达2km，也可以在软件上设置好航线让船体自主导航测量。由于本次测量有区域边界底图，软件可以导入DXF底图，我们决定采用自动测量模式，这样测出来的数据比较规整。

测量过程中通过软件我们可以实时查看坐标、高程、水深以及GPS差分状态等相关信息，以便随时进行调整。所有数据采集完成后，在软件上进行采集水深取样和综合改正输出两个步骤就可以转换成CASS成果数据;另外也可以不使用RTK测得高程，通过验潮站模式，利用水位高减水深得出水底高程;最终得出的成果文件可以直接用CASS软件进行展点、绘等高线成图、计算土方量等操作。

四、 结论

此次测量成果得到甲方单位认可，同时采用智能测量船进行水上测量有几大优势：第一，只需要船体下水，无须人员在水上进行测量，大大提高人员安全性保障;第二，船体可以进行自主导航测量，测量的数据排列非常规整，大大提高数据质量和可靠性;第三，船体小，手动自动自由切换，可以到达一些边角区域，对测量范围覆盖更全面;第四，运输方便，不像传统模式在陌生水域还要找船，进一步省去人力物力。

参考文献：

[1]黄国良，徐恒，熊波，等.内河无人航道测量船系统设计[J].水运工程，2016（1）.

[2]朱昆鹏，陈强，赵彦，等.水下地形测量方法的选用及对比研究[J].山西科技，2012（3）.

作者简介：于武斌，广州南方测绘科技股份有限公司南京分公司。