无人测量船在城市河道测量中应用

2016-04-14李永亮黄丽燕叶宇菁

地球 2016年8期

关键词：测量船无人河道

■李永亮黄丽燕叶宇菁

（1宁波市鄞州区测绘院浙江宁波315110；2宁波市鄞州中升房地产测绘有限公司浙江宁波315100；3宁波市规划与地理信息中心浙江宁波315042）

无人测量船在城市河道测量中应用

■李永亮1黄丽燕2叶宇菁3

（1宁波市鄞州区测绘院浙江宁波315110；2宁波市鄞州中升房地产测绘有限公司浙江宁波315100；3宁波市规划与地理信息中心浙江宁波315042）

随着城市化进程的不断加快，城市规划越来越受到重视，城市河道作为城市规划设计的重要部分，其测量的准确性和全面性直接关系到城市规划利用的方向，对城市河道自身的开发应用也具有重要的作用，所以城市河道测量一直受到高度关注，近年来无人测量船凭借自身安全性、实时性、操作便捷性等优势在城市河道测量中得到广泛的应用。本文为对无人测量船在城市河道中的应用产生更加全面的认识，推动其在城市河道测量中广泛应用，针对无人测量船在城市河道测量中的具体应用展开研究。

无人测量船城市河道测量应用

0　前言

现阶段人们尝试利用无人测量船对存在危险或枯燥、重复的水体进行测量，通过无人测量船的自主航行、自带避障、信息传输等功能，使其在按照预先设定的路线自动巡航测量的同时，将测量的数据、拍摄的图片等向相对应的计算机发送，将其应用于城市河道测量中，对动态监视监测城市河道动态具有重要的作用。

1　城市河道测量分析

河道测量是为实现河道开发整治、河道两岸测绘、制作水位资料等而进行的测量工作，其通常包括对平面、高程控制测量；河道地形测量、河道纵、横断面测量；测时水位和历史洪水位的连测；某一河段瞬时水面线的测量；沿河重要地物的调查或测量等方面，城市河道作为城市景观的重要构成，其规划、治理等是城市发展的重要方面，所以城市河道测量对推动城市发展具有重要的意义［1］。但受河道测量跨度大、部分测量需要潜入水底进行等因素的限制，传统城市河道测量以人工为主的方法在安全性和测量准确性、全面性等方面难以得到保证，所以在测量方式上进行创新，已经成为城市河道测量的必然趋势。

2　无人测量船在城市河道测量中应用分析

2.1无人测量船在城市河道测量中的测量方法分析

无人测量船又被称为水域测量机器人系统，是以湖泊、河流等水域测量为对象，以无人船为载体，将GNSS系统、声纳系统、ADCP、CCD相机、陀螺仪、水下摄像机等高精度传感器集成应用的设备，而且将通讯、导航、自动控制等现代软件技艺与传感器有效结合，实现采集数据的接收、处理和分析，并以自控和遥控的形式对无人船和相应的传感器操作控制的现代测量系统。将其应用在城市河道测量中，利用无人测量船的声纳、GNSS等系统，可以准确的获取城市河道水体的温度、深度、水流速度、酸碱性、成分等方面的相关数据，甚至使城市河道测量和调查中载人船无法达到或到达存在较大风险的领域测量缺失得到有效的弥补，而且测量的精度、智能、效益等方面也可以显著的提升［2］。例如2012年12月17日利用武汉航道局科技信息处研制的无人测量船在武汉市内河道进行测量，使市内河道测量的自动化程度大幅提升，测量工人的劳动强度大幅缩减，所应用的无人测量船遥控距离在4公里以上、续航能力达到4小时，通过船上配备的GPS、测探仪等设备，测量人员可对无人测量船的运行情况、测量数据等动态跟踪。

2.2无人测量船相比传统测量方法在城市河道测量方面的优越性分析

2015年5月6日，东莞市长安新区利用无人测量船对市内平均深度只有2.5米的河道进行了无人测量船测量，受深度的影响，传统测量船并不能实现在此河道的运行和测量，所以相关数据一直无法获取，长安新区之前两次大船测量分别获取河道填土方量分别为1.2亿立方，和1.9亿立方，两者相差近7000万立方，而应用无人测量船，将误差缩减到300万立方以内，可见无人测量船在测量深度和平面测量方面的精确程度更有保证，测量时间仅利用了2.5小时，在使用的过程中不用担心倾覆沉船等意外事故带来的人员伤亡事件，尤其适合各类水上应急救援测绘应用。2015年9月23日江苏省南通市将广州南方测绘仪器有限公司研发的“方洲号”无人测量船在河道测量中进行了应用，通过无人测量船测量，使传统测量平面和深度误差分别从3.7米和4.9米，缩减为1.6米和1.3米，测量时间仅耗费1.5小时，测量人员不用再承担下水测量的风险。通过案例中实际测量数据和过程与传统人工测量进行对比可以发现，无人测量船在测量精度、效率、灵活性，安全性等方面相比传统人工测量方法占有较明显的优势，特别是深度测量和平面测量精度方面效果突出，这对城市水利工程建设具有重要的意义。

2.3无人测量船在城市河道测量中的具体应用

首先，利用无线电对无人测量船进行遥控，无人测量船在城市河道中可按照GPS的测量点设置，对城市河道中水体的温度、深度、水流速度、酸碱性、成分等进行全面的测量，并结合管理者的需要进行针对性的采样，为城市河道治理提供准确的数据支持，而且无人测量船可以自动将测量的数据在数据库中存储，当城市河道规划整治人员需要不同时期的数据进行对比分析时，可以结合实际需要在数据库中不同时期、类型的数据进行随意调取，使城市河道水体的变化趋势和变化程度等可以直接的体现［3］。其次，随着无人测量船性能的不断优化，现阶段其测量性能得到大幅提升，即使小型无人测量船在应用的过程中一次出航也可连续监测8个采样点流速、25个采样点水温和酸碱度、32个采样点的水深数据，将其应用于城市河道测量中，对提升河道测量的效率和准确性具有至关重要的作用，使河道测量的实时性、有效性、合理性等方面得到保证，城市河道测量的性能和数据支撑作用得到强化；再次，在城市化进行不断加快的同时，城市河道污染的概率也随之提升，城市河道的河床结构随着周边环境的不断变化和河道内水体流量的不断调整也发生着细微的变化，传统载人测量船在进行城市河道污染程度测量的过程中受自身测量技术、记录准确性、测量环境等因素的限制，并不能对城市河道内污染物的成分、含量、危害等全面准确的测量，使城市河道治理的难度加大，而无人测量船的应用，不仅可以对城市河道污染的状况进行实时监测，而且可以结合数据库数据提供有效的应对措施，使城市河道测量的时效性更突出。