广东省东江航道事务中心东江航标与测绘所广东惠州516001
摘要：近些年来，航道测绘的工作量逐渐呈现上升的趋势，并且要求提高测量的效率，但是就目前情况来看，传统的测量技术很难满足新的要求，需要尽快完善测量的技术和设备。随着无人机技术的发展，尤其是低空测量技术的快速发展，将无人机与测量系统进行有效的结合，能够有效地提升航道测量的效率，还能够降低工作人员的工作强度，因此，需要进行尽快的应用和实施。
关键词：无人机；测量系统；航道测绘；应用
引言
近年来，随着长江干线航道尺度不断提升，电子航道图全面推广应用及数字航道加快建设，航道测绘的需求和工作量大幅增长、要求不断提高，快速测量、应急测量及航道监测的重要性日益突显，而基于传统测量技术（全站仪观测、RTK观测等）的陆域测量、地质灾害调查效率和效果上难以满足航道测绘工作发展的需要，迫切需引入更加先进的测量技术和设备以改善这种情况。随着无人机技术和装备的广泛应用，特别是低空测量技术的快速发展，无人机与测量系统的结合形成新型的测量平台，为提升航道测量科技水平、提高航道测量工作效率、降低职工劳动强度和测量快速反应能力提供技术支撑。
1无人机测量系统简介
无人机(UnmannedAerialVehicle)，即无人驾驶飞机，通常是利用无线电遥控设备及加载好的程序控制装置来操纵，或者是由车载计算机完全或半自主操控。相比于传统的人工驾驶飞机来说，无人机具有轻便灵活、造价低的优点，能够适用于各种复杂环境的作业，目前被广泛应用于航拍、农业、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、新闻报道、电力巡检等各个领域中。
从系统框架上来说，无人机测量系统主要由以下几个部分组成:①无人机飞行平台。常见的有固定翼无人机、无人飞艇及旋翼轻型无人机，其中，固定翼无人机成本较低，且飞行平稳，在带状地形图测图项目中应用广泛;②飞行控制系统。其作用为飞行控制和任务设备管理，该系统主要由自驾仪、GPS定位装置、姿态陀螺及无线电遥控系统组成，能够有效控制无人机的各项航行参数，包括航高、航向、速度，同时这些飞行参数能够及时传输到地面控制平台中，让工作人员实时掌握无人机的航拍情况;③摄影传感器。无人机测量系统中常用的摄影传感器有多种，其中较为常用的是EOS5DMarkⅡ，在无人机航拍过程中，采取飞控系统进行快门定点曝光的控制，对焦固定在无穷远处，并锁定相机的内方位元素，采用固定光圈及二轴稳定云台;④地面控制系统。在航拍前期，通过地面控制系统明确测图区域，进行航线设计及无人机航行参数设置，而在航拍阶段则需要通过这一系统监测航拍情况，无人机结束航程后续进行导航文件的输出及整理，并且影像质量进行评估。
2无人机测量系统的发展现状
2.1无人机倾斜摄影系统
无人机航空摄影近年发展起来的一项高新技术——倾斜摄影技术，即通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。该种倾斜影像具备以下特点：1）能极大的弥补基于正射影像的不足，更加真实反映地物的实际情况；2）可直接基于成果影像进行包括高度、长度、坡度、角度等的量测，扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用；3）利用航空摄影大规模成图生产的特点，加上从倾斜影像批量提取纹理及贴纹理的方式进行建模，能有效提高建模效率、节约建模成本。
2.2无人机激光雷达系统
机载激光雷达系统（LIDAR）由激光测高仪、GPS定位装置、IMU（惯性制导仪）和高分辨率数码照相机组成，可实现对目标物的同步测量。测量数据通过特定方程解算处理、生成高密度的三维激光点云数据值，为地形信息的提取提供精确的数据源，能够大量减少甚至不需要地面控制点，可完成高精度成图需求。激光雷达测量系统具有传统的影像所不具备的优势，是对传统方式的有效、必要、低成本的补充。
3无人机测量系统在航道测绘中的应用
3.1进行航道测绘时具有的特点
对于航道测绘工作来说，是开展航道养护工作的前提和基础，对于航道的养护、建设以及管理等都起到很重要的作用，具体的工作包括对水深的测量、陆地地形的测量以及相关建筑物的测量等。在进行建筑物和桥梁以及滩涂码头进行测量的时候，使用的还是传统RTK测量、全站仪观测，这样的测量不仅效率低，而且工作人员的劳动强度也会大大提高；进行悬崖峭壁和陡坎等进行测量的时候，由于工作人员不能够到达，所以准确度会降低，而且还会面临一些安全风险。
3.2无人机测量系统在航道测绘中的应用
岸线、海滩测量中的应用：应用无人机测量岸线、海滩的效率高，能够有效地节省时间，可以大幅度地提高测量的精度，从而能够准确地反映出岸线，海滩的变化情况。在使用传统的测量技术进行陡坎以及水洼进行测量的时候具有很大的难度，应用无人机进行测量能够避免问题的出现，从而更好地获取到想要得到的数据。不仅如此，无人机还能够扩大数据收集的规模，从而使获取的信息会更加全面、精准。但是在使用无人机进行测量的时候要注意进行测量的点要均匀，要尽可能地选取一些特征明显和参照物的地点，要保证相片有一定的重叠度。
对复杂地区植被进行测量时的运用：无人机测量系统中的激光雷达系统能够对同一脉冲的多此反射进行记录，有的脉冲会达到树顶端，会接着达到更多的树干和树叶上，有的脉冲则会直接打到地面上，然后被返回来，通过这样的方式能够准确地记录三维坐标的点，然后会将这些三维坐标的点进行分层表示，这样就能够更加准确地获取到植被和地形的数据，从而能够有效地解决RTK进行测量时信号差的情况。
在航道整治建筑物进行观测中的应用：当河道进入枯水期的时候，河道内的整治建筑物会逐渐裸露在水面上，此时，利用无人机测量系统进行大规模的测量，能够准确获取到点位坐标的特点，便于对整治建筑物进行实时的监控，能够及时发现整治建筑物的变化情况，并且能够与观测后的数据进行及时的对比，从而分析变化的过程，能够为相关部门的修复工作提供极大的便利。
对桥梁建设和架设电缆等观测中的应用：在建设桥梁和架设电缆的过程中由于会受到温度变化和重力的影响，很容易出现形变和最低点降低的情况，此时利用无人机激光雷达系统进行测量，能够获得高精度的数据，通过定期的观测，能够及时发现形变和最低点的变化情况。
进行水深测量时的运用：应用无人机测量系统进行水深数据信息测量的时候，会通过发射特定的波长，得到反馈而获得信息数据。到目前为止，这项技术能够在海洋测量中发挥出巨大的作用，但是对于水面上的悬浮物质较多的河流进行水深测量的时候，很难取得较好的效果。在地质灾害和船舶流量监测中的应用：对于无人机测量系统来说，具有成像快、规模大的作用，能够有效地运用到地质灾害、船舶流量等领域中，不需要受到时间的限制，从而获取到有效的信息数据，极大地提高了工作的效率。面临的技术问题：就目前情况来看，无人机测量系统的续航问题会对大范围的观测起到制约的作用，因为需要保证无人机测量数据后还需要返回来，所以进行测量的时间是十分有限的，因此无人机的安全性还需要得到进一步的提高。
结语
随着无人机测量技术的持续发展和日趋成熟，无人机将在航道测量中发挥重要的作用，无人机测量系统将进一步提高测绘成果现势性和可靠性，进一步提升航道养护管理效能，进一步降低职工劳动强度。
参考文献
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