我國長江幹線航道(dào)的尺度逐漸提高(gāo)，航道(dào)數字建設和(hé)長江電子航道(dào)推廣運用(yòng)也(yě)在不斷建設，航道(dào)測繪所花(huā)工(gōng)作(zuò)量也(yě)在逐年攀升，對(duì)幹線航道(dào)的應急測量、快(kuài)速測量和(hé)航道(dào)監測工(gōng)作(zuò)質量加以重視(shì)更爲緊要。然而沿用(yòng)傳統的測量技術進行地質災害調查和(hé)測繪工(gōng)作(zuò)已無法滿足當前航道(dào)測繪工(gōng)作(zuò)發展的需求，應重視(shì)優化引進先進的測量設備與技術以改善工(gōng)作(zuò)效率不佳的情況。無人機測量系統是将無人機低(dī)空(kōng)測量技術運用(yòng)到(dào)測量系統中，将其結合形成新型的測量平台，有效提高(gāo)航道(dào)測量的科技水(shuǐ)平和(hé)工(gōng)作(zuò)效率，也(yě)能(néng)讓工(gōng)作(zuò)人員的工(gōng)作(zuò)量有所減少，使航道(dào)測量有科技支撐。

一、無人機測量系統發展現(xiàn)狀

無人機是通過無線遙控設備和(hé)機器所在程序進行不載人飛(fēi)機的控制，包括無人飛(fēi)艇、多旋翼飛(fēi)行器、無人直升機、固定翼機、無人傘翼機等。在20世紀20年代出現(xiàn)了(le)最早的無人機，當時(shí)無人機被用(yòng)于靶機訓練，在軍事(shì)中得以使用(yòng)，直到(dào)後來(lái)才轉回民間使用(yòng)。20世紀90年代起，發達國家才逐漸認識到(dào)無人機的發展空(kōng)間和(hé)重要性，開(kāi)始重視(shì)對(duì)無人機的研制，這(zhè)讓無人機的發展得到(dào)前所未有的進步。

我國無人機航攝遙感系統的研發工(gōng)作(zuò)是從(cóng)20世紀末開(kāi)始的，在結合國外(wài)先進技術的同時(shí)，不斷進行技術優化創新，使我國無人機測量系統能(néng)适應複雜(zá)多變的天氣和(hé)崎岖的地形，并準确獲得相應地理(lǐ)信息數據，這(zhè)讓傳統航空(kōng)攝影測量手段中的缺陷得到(dào)彌補。當前，無人機激光雷達系統與無人機傾斜攝影系統是最重要的2個無人機發展方向。

⒈無人機傾斜攝影測量系統

無人機傾斜攝影技術是近幾年才逐漸興起的一項新興技術，它利用(yòng)多台傳感器通過相同的飛(fēi)行平台作(zuò)爲搭載，并對(duì)某一特定物體進行傾斜和(hé)垂直等不同角度進行影像采集，進而獲得非常準确的物體信息。這(zhè)種無人機傾斜攝影具有3個主要的特點：⑴該傾斜攝影能(néng)修正正射影像的缺陷，讓攝影實物被如實反映出來(lái)，使實物更貼切于真實情況；⑵它可在已有的成果影像基礎上(shàng)進行坡度、高(gāo)度、角度與長度的測量，使得傾斜攝影技術被其他(tā)行業所重視(shì)與應用(yòng)；⑶将航空(kōng)攝影大(dà)規模沖突的特征與傾斜攝影批量提取紋理(lǐ)的方式結合建模，能(néng)有效節省建模成本，使建模效率大(dà)大(dà)提升。

⒉無人機激光雷達系統

無人機激光雷達系統主要有高(gāo)分辨率數碼照相機、GPS定位裝置、激光測高(gāo)儀和(hé)IMU等構成，它能(néng)完成對(duì)所測物體的同步測量，測量過程中獲得的數據在相應方程式的處理(lǐ)下(xià)生成高(gāo)密度的三維激光電源數據，直接給用(yòng)戶提供所需地形的準确數據，通過無人機激光雷達系統的測量可以使地面控制點的選取大(dà)大(dà)減少，最終測量精度也(yě)變高(gāo)。無人機激光雷達系統比傳統攝像更高(gāo)效，且所花(huā)成本更低(dī)，因此也(yě)極受重視(shì)。

二、航道(dào)測繪中運用(yòng)無人機測量系統的讨論

⒈航道(dào)測繪的特征

航道(dào)測繪工(gōng)作(zuò)是航道(dào)養護工(gōng)作(zuò)的基礎，也(yě)是進行航道(dào)規劃航道(dào)管理(lǐ)、航道(dào)建設、航道(dào)養護、航道(dào)施工(gōng)等多項工(gōng)作(zuò)的重要保障，通過航道(dào)測繪能(néng)完成流速、流向的觀測工(gōng)作(zuò)、水(shuǐ)深測量工(gōng)作(zuò)、路與地形測量工(gōng)作(zuò)和(hé)建築物觀測工(gōng)作(zuò)，類似橋梁、岸線、洲灘、碼頭、植被、整治建築物、過江電纜等都利用(yòng)傳統的RTK作(zuò)爲測量工(gōng)具，利用(yòng)全站(zhàn)儀作(zuò)爲觀測工(gōng)具，這(zhè)種傳統的測量觀測成本較高(gāo)且達不到(dào)良好(hǎo)的工(gōng)作(zuò)效果，最終得到(dào)的産品精度也(yě)偏低(dī)，再加上(shàng)水(shuǐ)岸交界處通常爲陡岸、陡坎等，測量人員進行建築觀測時(shí)無法到(dào)達對(duì)應的準确地點，工(gōng)作(zuò)效率偏低(dī)，且給工(gōng)作(zuò)人員的人身安全帶來(lái)一定風(fēng)險。就長江沿線來(lái)講，許多碼頭的航标會(huì)由水(shuǐ)位變化而發生一定程度的變化。此外(wài)，電子航道(dào)的優化更新與航道(dào)應急測量工(gōng)作(zuò)的需求表明(míng)，當前航道(dào)測繪急需快(kuài)速測量，且需要有優秀的技術與裝備進行保障。

⒉無人機測量系統的運用(yòng)

就長江沿岸來(lái)講，長江所跨區(qū)域大(dà)，且呈帶狀分布，形狀呈狹長形，長江沿岸所用(yòng)的無人機測量測圖比例在1:5000～1:10000，由于測繪圖的比例尺偏小(xiǎo)，可利用(yòng)固定翼無人機對(duì)其進行測量。

⑴運用(yòng)于植被複雜(zá)地區(qū)的測量。當前，使用(yòng)的無人機激光雷達系統多數都能(néng)對(duì)同一脈沖的多次反射進行記錄，激光束可能(néng)被打到(dào)樹葉與樹幹上(shàng)，或是打到(dào)樹冠的頂端部分，還可能(néng)打到(dào)地面被照回。如此就會(huì)得到(dào)一組多次返回的三維坐(zuò)标點，且出現(xiàn)分層，這(zhè)讓測量植被複雜(zá)地區(qū)的地形數據更爲準确，有效彌補RTK測量中存在數據信号差的問題。

⑵運用(yòng)于碼頭等臨河(hé)設施的測量。長江所流經的省市較多，因此在長江沿線的碼頭數量也(yě)非常多，許多浮式碼頭常常會(huì)由于水(shuǐ)位的變化而發生改變，根據傳統的測量手段進行碼頭等臨河(hé)設施測量工(gōng)作(zuò)往往需要長達幾年的時(shí)間才能(néng)進行一次更新，且測量信息隻能(néng)對(duì)當時(shí)測量的位置作(zuò)出反應，沒有良好(hǎo)的實效性。而當前用(yòng)無人機進行測繪能(néng)對(duì)碼頭的數據信息快(kuài)速獲取，進而給航道(dào)管理(lǐ)部門(mén)的資源保護提供更爲準确的信息數據。

⑶運用(yòng)于岸線、洲灘的測量。通過無人機進行航道(dào)測繪能(néng)有效提高(gāo)工(gōng)作(zuò)效率，使長江沿岸的岸線和(hé)洲灘的測量精度得到(dào)大(dà)大(dà)提升，這(zhè)對(duì)真實反映洲灘與岸線的變化情況有明(míng)顯幫助。利用(yòng)傳統測量比如全站(zhàn)儀測量和(hé)RTK測量來(lái)測量陡岸、陡坎會(huì)具有一定難度，而利用(yòng)無人機進行測量則能(néng)對(duì)這(zhè)些(xiē)難以通過人工(gōng)采集信息的地方做到(dào)精确的數據獲取。另外(wài)，無人機測量還能(néng)獲得大(dà)量的信息數據，這(zhè)對(duì)于對(duì)比特征點數據來(lái)講更具科學性和(hé)規範性。可是，在利用(yòng)無人機進行航拍(pāi)時(shí)要重視(shì)設置均勻的布控點，保障布控點設置具有明(míng)顯的參照物和(hé)特征，且确保航線與相片的重疊度保持在一定範圍内。

⑷運用(yòng)于水(shuǐ)深測量中。無人機激光雷達系統可通過發射規定長度的波長進行水(shuǐ)深測量，當前已将無人機激光雷達系統運用(yòng)到(dào)海洋測量中，由于長江流域中含有較多的懸浮雜(zá)質，因此在長江流域運用(yòng)無人機激光雷達系統的效果還沒有非常明(míng)顯。

⑸運用(yòng)于架空(kōng)電纜、橋梁的測量。架空(kōng)電纜和(hé)橋梁這(zhè)部分建築會(huì)受到(dào)外(wài)界溫度變化和(hé)重力的影響而發生最低(dī)點變化與形變，通過無人機激光雷達系統對(duì)電纜和(hé)橋梁的位置變化情況進行測量，從(cóng)而獲得更精确的數據，在無人機定期測量下(xià)監測架空(kōng)電纜與橋梁最低(dī)點和(hé)形變的變化情況。

⑹運用(yòng)于地質災害、船(chuán)舶流量的測量。通過無人機進行測量能(néng)夠獲得大(dà)規模的成像且非常迅速，因此可将無人機測量系統運用(yòng)到(dào)船(chuán)舶流量監測與地質災害監測等領域，實現(xiàn)對(duì)航道(dào)中非法采沙行爲的監測，尤其是該系統增加激光雷達後就不再受時(shí)間的限制，能(néng)獲取任何時(shí)段的數據信息。

⑺運用(yòng)于航道(dào)整治建築物的觀測。許多航道(dào)整治建築物會(huì)在枯水(shuǐ)期露出水(shuǐ)面，此時(shí)可利用(yòng)無人機監測系統對(duì)航道(dào)整治建築物進行數據收集，完成大(dà)規模成像和(hé)點位坐(zuò)标定位，完成檢測工(gōng)作(zuò)，對(duì)航道(dào)整治建築物的變化情況和(hé)損毀情況進行統計(jì)，并結合曆史數據作(zuò)出分析，然後将分析數據報(bào)給相關修複部門(mén)，從(cóng)而完成對(duì)航道(dào)整治建築及時(shí)開(kāi)展修複工(gōng)作(zuò)。

⑻運用(yòng)于大(dà)比例測圖中。目前的無人機攝影測量系統最大(dà)能(néng)夠完成1:500的大(dà)比例測圖工(gōng)作(zuò)，且無人機測量系統的大(dà)比例操作(zuò)工(gōng)作(zuò)所需工(gōng)期較短，花(huā)費成本較少，獲得數據精度高(gāo)，能(néng)有效減少工(gōng)作(zuò)人員外(wài)出工(gōng)作(zuò)的工(gōng)作(zuò)量，使整體工(gōng)作(zuò)效率得到(dào)大(dà)幅提高(gāo)。此外(wài)，無人機激光雷達系統還能(néng)通過雷達得到(dào)無數的數據點雲，進而完成大(dà)比例尺測圖的測繪工(gōng)作(zuò)，讓圖像精度大(dà)大(dà)提升。

⑼重點技術難題。無人機測量系統在工(gōng)作(zuò)過程中明(míng)顯受到(dào)續航時(shí)間的限制，尤其是在進行大(dà)範圍觀測時(shí)會(huì)嚴重受到(dào)續航時(shí)間的制約。由于續航時(shí)間不足會(huì)導緻無人機無法安全返航，因此在進行測繪觀測時(shí)所花(huā)費的時(shí)間比較短。此外(wài)，無人機外(wài)出工(gōng)作(zuò)時(shí)的安全性能(néng)有待提升，從(cóng)而确保無人機安全返航的概率大(dà)大(dà)提高(gāo)，尤其是遭受雷暴、大(dà)雨、大(dà)風(fēng)等惡劣天氣時(shí)，更需要保障無人機外(wài)出工(gōng)作(zuò)能(néng)安全返回。

三、結語

我國無人機測量技術的創新研究日益發展且趨于成熟，将無人機從(cóng)技術運用(yòng)導航到(dào)測量中有助于航道(dào)測量工(gōng)作(zuò)精确性的提高(gāo)，但(dàn)在無人機測量系統進行測繪時(shí)，需要保障無人機的可靠性，從(cóng)而使航道(dào)養護管理(lǐ)工(gōng)作(zuò)得到(dào)進一步提升，減少工(gōng)作(zuò)人員的工(gōng)作(zuò)量，給測繪應急服務提供保障，提高(gāo)航道(dào)公共服務的質量與水(shuǐ)平，爲我國長江沿岸經濟建設和(hé)綜合立體交通建設提供強有力的支持。