無人機(jī)航測技術(shù)在海圖測繪中的應(yīng)用研究
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- 發(fā)布時間:2022-08-18 10:04
摘 要:近年來,低空無人機(jī)遙感技術(shù)的快速發(fā)展,為用戶提供了一種快速數(shù)據(jù)采集、處理、分析應(yīng)用為一體的新型測繪方式;無人機(jī)航測系統(tǒng)智能化高、機(jī)動性強(qiáng)、影像分辨率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)為海洋測繪覆蓋高危地區(qū)提供了可能,在海洋測繪領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。結(jié)合海圖數(shù)據(jù)豐富的海圖要素信息,采用無人機(jī)技術(shù)更新海圖陸域要素和近海海圖是一項(xiàng)具有開拓意義的課題,為近海航海保障、港口規(guī)劃及海圖修編提供了新的手段。
1免像控?zé)o人機(jī)航測系統(tǒng)
大鵬CW-10C1:500免像控航測系統(tǒng)是集成縱橫大鵬無人機(jī)科技有限公司CW-10C垂直起降固定翼無人機(jī)、后差分GPS,及訊圖科技有限公司天工免像控航測數(shù)據(jù)處理軟件的完整解決方案。具有航線自動生成、自主起降及飛行控制、飛行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控、高精度POS數(shù)據(jù)生成、現(xiàn)場數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、一鍵式免像控空三解算等功能,主要應(yīng)用于海島、海岸帶大面積區(qū)域基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)采集、海岸工程動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測、數(shù)字城市建設(shè)、國土資源調(diào)查、地質(zhì)環(huán)境勘察、災(zāi)害應(yīng)急處理等多個領(lǐng)域,是傳統(tǒng)航空攝影測量手段的有力補(bǔ)充。主要由地面控制站、天線、飛行器(含自動導(dǎo)航系統(tǒng)及機(jī)載圖像采集設(shè)備)等部分組成。
2無人機(jī)航測技術(shù)在海圖測繪中的應(yīng)用
2.1電子海圖制作技術(shù)
隨著計算機(jī)技術(shù)與航海技術(shù)飛速發(fā)展產(chǎn)生了以數(shù)字形式表達(dá)的電子海圖。電子海圖主要以海域地理信息和航海信息為表現(xiàn)形式。電子海圖內(nèi)容涉及到海洋及海洋周邊的陸地,并詳細(xì)記載了岸行、島嶼、礁石、淺灘、沉船、水深、地質(zhì)、助航標(biāo)志、潮流、海流等海域資料信息。電子海圖的符號制作是依照IHO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制作,但在符號描述方面一般采用文本描述法,也就是 “所見所得”的海圖符號表示方法。IHO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是也是目前對于海圖水深注記表示的主要方法。海礁表示方法主要海島礁符號分類及海礁編碼。“所見所得”的海圖符號是一種能確立海島礁符號設(shè)計的一般方法,并且開發(fā)了適用于海島礁圖制作軟件的符號庫系統(tǒng)。英版航海通告信息自動搜集與處理技術(shù)在海圖配準(zhǔn)、電子海圖中數(shù)字接邊、數(shù)字化海圖制作中點(diǎn)狀要素注記、自動配置和航海圖書生產(chǎn)流程中的色彩管理方案等問題,進(jìn)一步完成了電子海圖的生產(chǎn)工藝。
2.2電子海圖應(yīng)用
航海的要求是船舶安全、迅速地到達(dá)目的地,現(xiàn)代航海需要利用先進(jìn)的導(dǎo)航設(shè)備,同時,還需要了解國際水運(yùn)相關(guān)法規(guī)、世界各國海上交通管理制度,因此,它具有多學(xué)科融合、綜合性強(qiáng)的特質(zhì)。在測繪地理信息技術(shù)不斷發(fā)展的今天,電子海圖的發(fā)展也很快。從紙海圖初級電子復(fù)制品到過渡性電子海圖系統(tǒng)(ENS),再到今天的ECDIS(電子海圖顯示與信息系統(tǒng),符合有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的船用電子海圖系統(tǒng)),電子海圖已發(fā)展成為新型的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)和輔助決策系統(tǒng),它既能連續(xù)提供出船位,還能綜合并提供與航海有關(guān)的各種信息,提醒且有效防范各種險情。在實(shí)現(xiàn)船舶航行集成化和智能航海過程中,船舶定位方法、航海資料集成、物標(biāo)識別手段、航行記錄方式、航行值班要求的進(jìn)步等具有劃時代的重大意義,而這些都離不開電子海圖。這是因?yàn)殡娮雍D具有信息內(nèi)容更為豐富、信息顯示更符合實(shí)際需求、更便于船舶導(dǎo)航使用、海圖改正更為便捷、發(fā)行成本更低、發(fā)行更快的明顯優(yōu)勢。目前,許多人海上出行都選擇e-航海,借助互聯(lián)網(wǎng)獲取云數(shù)據(jù)中心提供的最新海圖、實(shí)時潮位、氣象情況、航行警告、各類通告等大量信息,實(shí)現(xiàn)船舶智能導(dǎo)航。目前,我國已著手e- 航海航保信息標(biāo)準(zhǔn)化以及應(yīng)用技術(shù)的研究,提供海圖改正、數(shù)字航標(biāo)、動態(tài)潮汐等信息,提供數(shù)據(jù)的在線發(fā)布與實(shí)時更新,總結(jié)探索全新的航海應(yīng)用模式。
此外,水下機(jī)器人和水面無人艇等新技術(shù)在海洋領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。隨著科技的進(jìn)步,水下機(jī)器人已經(jīng)用于應(yīng)急水下監(jiān)測、海底觀光旅游、碼頭等構(gòu)建物觀察等;水下爬行機(jī)器人則用于海底油氣管線的檢測和維修;水下清洗機(jī)器人與水下機(jī)器人、智能定位技術(shù)、空化射流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,較好地解決了吸附、定位、清理困難等問題;深海作業(yè)區(qū)域,自治式潛水器(AUV)搭載多波束聲納實(shí)施深海地形測量,是當(dāng)今海洋科考的首選,適于深海水下大面積探測和數(shù)據(jù)獲取,可以獲取分辨率更高的多波束數(shù)據(jù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和智能化水準(zhǔn)的不斷提升,我國積極參與的水面無人艇已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了環(huán)境感知—目標(biāo)識別—數(shù)據(jù)融合—航線規(guī)劃的跨越式發(fā)展,應(yīng)用范圍更加廣泛。水面無人艇能夠在相對極端的海洋環(huán)境中作業(yè),可在海洋測繪、海洋調(diào)查與應(yīng)急響應(yīng)、海洋環(huán)境監(jiān)管、海上軍事活動等方面發(fā)揮重要作用。
2.3精度分析評定
精度評定包含地理精度評定和數(shù)學(xué)精度評定兩方面。地理精度評定采取外業(yè)巡視的方法對圖面地理要素的正確性及數(shù)據(jù)完整性、綜合取舍的合理性、接邊質(zhì)量等進(jìn)行檢查。數(shù)學(xué)精度評定采取野外實(shí)測檢查點(diǎn)并對比圖上同名點(diǎn)坐標(biāo),為檢測航測成果精度,對全路線進(jìn)行抽樣檢測。機(jī)載POS系統(tǒng)輔助航空攝影測量技術(shù)免像控測圖關(guān)于絕對定向與區(qū)域網(wǎng)平差中基本定向點(diǎn)、檢查點(diǎn)的最大限值要求按《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》。
結(jié)論
隨著無人機(jī)航測技術(shù)研究不斷深入,免像控系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣,必將改變長期以來無人機(jī)航測嚴(yán)重依賴地面控制點(diǎn)的情況,將對無人機(jī)航空攝影測量帶來深遠(yuǎn)影響。免像控?zé)o人機(jī)航測系統(tǒng)仍然具有很大的性能提升空間,通過采樣頻率的提高和姿態(tài)傳感器的精度優(yōu)化,免像控航測系統(tǒng)才能夠適應(yīng)更精細(xì)的地形測量要求。
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[作者簡介]王靜征 ,男,1984,漢,黑龍江省哈爾濱市,本科,工程師,研究方向:海洋測繪。
