无人机激光测量技术在滩涂地形测量中的应用初探

2022-05-23许元

中国应急管理科学 2022年2期

许元

摘要：无人机激光测量技术是基于无人机技术发展起来的综合性测绘系统，能够为诸多领域内的具体测绘活动提供丰富详实的数据信息，同时大幅度缩减数据信息获取的时间成本，简化测绘数据的整体生产分析过程。本文从对无人机激光测量技术的概念介绍分析入手，将其在滩涂地形测量工作中的技术应用作为研究对象，在分析了滩涂地形基本概念的基础上，将无人机激光测量技术应用于滩涂地形测量的可行性及优势加以具体分析，并对具体操作步骤进行全面梳理。以期对未来无人机激光测量技术的进一步发展研究提供一定的参考。

关键词：无人机;激光测量;滩涂地形;测量;应用

引言：随着我国科学技术进步进程的加快，我国无人机技术的逐步发展成熟，是飞行器装置研发设计领域的里程碑式的进步。其中，无人机激光测量技术就已经实现了在地质勘探测绘工程、交通基础设施测绘工程、电力数据测绘工程、以及海洋测绘工程等几大领域内的有效实践，并具备很多传统测绘方法所不能实现的技术目标能力，能够大大简化传统测量技术方法下的复杂性和测量程序冗余。

一、无人机激光测量技术的概念介绍分析

1.无人机技术的基本定义

无人机，顾名思义就是不需要由人直接进行驾驶操作的不载人飞行器械技术。无人机的“无人驾驶”功能实现技术，主要包括无线电远程遥控设备技术、无人机器械本身现有、或者车辆搭载的计算机控制程序操纵技术等几种方式。在当前的社会发展实践中，相较于载人飞机，无人机的应用范围要更为广泛，能够自由执行多个行业领域内的不同范围任务。

无人机的概念，从技术定义的角度来讲，是能够实现无人驾驶飞行器装置的总和，具体可以分为固定机翼飞行器装置、垂直起降飞行器装置、飞艇、直升机、多旋机翼飞行器装置以及伞翼机装置等多个具体类型。

2.无人机技术的发展历程介绍

我国无人机技术的逐步发展成熟，是飞行器装置研发设计领域的里程碑式的进步。随着无人机技术的发展，逐步形成了两个主要技术类型划分。第一个类型是军用无人机技术，主要用于军事侦查、军事电子技术对抗、通讯技术发展等领域，对于有效提升军事装备能力具有重要的实践意义;第二个类型是民用无人机技术，主要用于农业发展、检查巡视技术运用、气象观测以及地质勘探等领域，对有效改善人民日常生产生活条件、提高社会民生的运转效率具有重要的推动作用。

3.无人机激光测量技术的相关介绍

无人机激光测量技术是基于无人机技术发展起来的综合性测绘系统，能够为诸多领域内的具体测绘活动提供丰富详实的数据信息，同时大幅度缩减数据信息获取的时间成本，简化测绘数据的整体生产分析过程。无人机激光测量技术可以应用于地质勘探测绘工程、交通基础设施测绘工程、电力数据测绘工程、以及海洋测绘工程等具体方面。

二、滩涂地形的概念介绍

1.滩涂地形的基本定义介绍

滩涂地形，是包括海滩区域、河滩区域以及湖滩区域在内的地质地貌形态的总和。滩涂地形通常位于以下几种地理位置处：第一是沿海大潮区域内、高潮水位与低潮水位之间的一片潮浸地带;第二是河流湖泊的正常水位与洪水位之间的滩地处;第三是时令下的湖泊、河流的洪水位以下的滩地区域;第四是水库以及坑塘等设施的正常情况下水位与其能够形成的最大洪水位之间的滩地区域。

滩涂地形，在地理学研究中又被称为“潮间带”。滩涂地形受到潮汐的作用影响，有时能够露出水平面，有时有会被水整体淹没。通常情况下，滩涂地形的上部位置能够露出水平面、下部位置则会经常被水淹没。

2.滩涂地形的开发利用实践分析

在我国的土地开发利用实践中，滩涂地形是重要的土地储备资源。在我国领土范围内现有的滩涂地形面积相对较大、分布相对集中、同时区位条件相对更好，具备极其良好的能够有效发展农牧业、渔业等产业类型的综合开发优势。此外，滩涂地形不仅仅在土地空间上具有良好的开发利用条件，同时还蕴藏丰富的矿物质资源、生物资源以及海洋资源等等。我国现阶段对于滩涂地形的开发应用实践，主要采取的是围垦方式。在沿海地区着力推进滩涂地形的围垦造田项目，进而实现扩大农用耕地面积的目标。

三、将无人机激光测量技术应用于滩涂地形测量的可行性及优势分析

1.无人机激光测量技术应用于滩涂地形测量的可行性分析

一方面，无人机激光测量技术应用于滩涂地形测量具备高度的技术可行性。实践中，无人机激光测量技术中的测距装置、传感器装置、数码相机装置以及其他部分装置在滩涂地形测量项目中都能够充分发挥其性能，协调配合形成无人机测量数据信息的综合来源平台。其中，传感器装置能够具备稳定良好的数据源感知性能，能够有效控制数据信息的传输生成质量;同时数据信息的获取速度较快，测量绘制所需要的整体时间成本较小;能够通过数码相机装置直接生成直观的图片信息，准确反映滩涂地形的变化情况等。

2.无人机激光测量技术应用于滩涂地形测量的优势分析

另一方面，无人机激光测量技术应用于滩涂地形測量具备明显的技术优势。主要集中于能够在空中实现良好的无障碍测量操作。在实践中，传统的滩涂地形测量方法会受到各种地形因素的影响，使整个数据信息的获取过程变得更加困难，并难以有效确保所获取数据信息的准确性。但是应用无人机激光测量技术就能最大限度改善上述问题的发生。无人机激光测量技术应用于滩涂地形的测量实践中，可以对滩涂地形的高潮位置与低潮位置之间的高度差距进行快速确定，通过采用反距离加权插值计算方法得出滩涂地高低两潮位之间的精确距离。并且测量与计算过程迅速、准确度高，因此与传统测量技术相比具备非常明显的优势。

四、无人机激光测量技术应用于滩涂地形测量的具体操作步骤

1.设计无人机激光测量的具体线路

第一步，设计无人机激光测量的具体线路。由于滩涂地形处的潮汐作用力相对要更高，因此在设计无人机激光测量线路时，应当要充分考虑潮汐因素，以海事服务相关部门所发布的权威性区域位置处的潮汐变化情况表为重要参考依据。同时，在进行无人机激光测量的路线高度确定时，还应当要以1985国家高程基准为高度确定标准。在测量前期设计好无人机激光线路高度，能够有效确保在有限时间内更多滩涂地形的重要数据信息。

2.设置地面位置的定位参考观测站点

第二步，设置地面位置的定位参考观测站点。采取GPS差分定位技术方法，在地面设置多个参考站点进行测绘制图装置的设定，并确保与无人机激光测量的行进方向保持同步性。同时应当注意观测点与卫星之间的距离测算，以便于对当前的无人机测量线路进行有效定位校正，确保符合滩涂地形数据测量的精度要求。

3.设置无人机激光测量控制点位

第三步，设置无人机激光测量控制点位。对于测量控制点位的设定，其目的在于进一步提高无人机激光测量数据的精准度，对在测量过程中可能出现的系统性误差问题进行人工化方式的最小化处理。在无人机激光测量实践中，应当设置二十个以内的人工控制点位，并确保各个点位之间的分布要相互均匀，各点位之间的间隔距离通常应当控制在一千米以内。此外，对于测量控制点位的起点测算与定位应当要进行规范化操作，并在进行滩涂地形的平面测量时，将其中一个控制点位设置成为GPS的一个平面测量点位，并将其作为其中一个测量起点点位。

4.对无人机激光测量数据进行预处理

第四步，对无人机激光测量数据进行预处理。无人机激光测量所获取数据的预处理是一个关键步骤，应当要严格遵循数据信息的预处理程序规则。首先，要对无人机激光测量所获取的数据信息进行全面检查与校对，保证所获取数据对于当前的滩涂地形测量具有相应的使用价值，并符合当前执行的测量所需数据信息的质量标准。其次，要运用适当的改进措施，进一步获取滩涂地形测量相关的点云数据信息以及具备色彩模式的现场地图图像等更详细的信息资料。最后，要对雷达数据信息的准确性和完整性进行仔细检测与质量评价。

5.制作滩涂地形的数字高程模型

第五步，制作滩涂地形的数字高程模型。对于滩涂地形的数字高程模型的制作，应当要以实际的地表模型作为基础参考。滩涂地形的数字高程模型的制作实践中，主要运用拟合产生的技术方法对测量过程中的回波信息进行相对更为完整的处理，确保这些信息数据能够完整覆盖滩涂地形区域处的不同地物类型，包括地表树木、草丛等植被，以及地表现有的建设房屋等等。滩涂地形的数字高程模型制作要注意平差计算方法的使用，对各相关的位置要素进行更新处理，进而实现模型制作的较高精准度。

6.对无人机激光测量数据进行坐标转换处理

第六步，对无人机激光测量数据进行坐标转换处理。这一个步骤主要是针对部分已有坐标的处理。操作方法是使用一种相对较为特殊的坐标转换系统，对以上步骤测量程序中获取的部分位置坐标数据进行有效转换。举例来说，对于无人机激光测量作业中获取的高程位置坐标进行转换时，就常常需要采取曲面拟合的转换技术方式加以实现，转换成为所需要的多项式坐标数据。同时在坐标转换过程中还应当注意的是，要能够创建与所转换坐标相对应的同名点位，并能够同时实现各个不同区域测量数据之间的相互匹配。在当前我国的操作实践來看，对于滩涂地形的无人机激光测量，应当对可供选择的高程坐标系进行更进一步的细节划分，并为不同划分种类建立与之相对应的转换关系。

7.无人机激光测量技术的完善要点

在未来对于无人机激光测量技术的改进完善研究中，应当要注重以下两个方面的问题：第一，要从源头上进行雷达扫描的详细结论性数据资料的获取方法改进，进而实现为具备更高可行性的决策提供可靠基础;第二，无人机激光测量技术的地形图绘制操作还尚不成熟，这也是未来技术进一步更新完善的重点问题之一。由此可见，无人机激光测量这项技术还存在更大的发展进步空间。

五、结语

在我国当前的技术发展实践中，无人机激光测量技术已经实现了在地质勘探测绘工程、交通基础设施测绘工程、电力数据测绘工程、以及海洋测绘工程等几大领域内的有效应用。滩涂地形测量的技术应用就是其中之一。综上所述，无人机激光测量技术基于外在环境条件的依赖性、约束性与限制性都是相对更低的，能够实现良好的自动化测量作业水平。滩涂地形的无人机激光测量技术应用，具备很多传统测绘方法所不能实现的技术目标能力，能够大大简化传统测量技术方法下的复杂性和测量程序冗余。对未来无人机激光测量技术的研究，还需要不断进行深入探索，以进一步提高测量工作的精准度、进一步缩短测量工作周期，进而实现测量技术的成熟发展态势。

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