趙暉

（黑龍江省地質(zhì)測繪地理信息院，黑龍江 哈爾濱150030）

伴隨國家基礎建設不斷發(fā)展，我國提出了越來越高的需求，針對水域類測繪地理信息產(chǎn)業(yè)，國家目前需要解決的問題包括如下幾個方面：其一，海島（礁）測繪工程建設任務需要及時完成；其二，我國近海海域海底地形及灘涂測繪調(diào)查相關工作需要積極開展；其三，我國陸地水下地形測繪與監(jiān)測工作需要深入開展，提高水下測量的精度；其四，通過采取措施，使水下地形測量實現(xiàn)數(shù)字化、自動化等。

相對傳統(tǒng)測繪領域水下地形測量來說，往往需要有充足的人力資源和物力資源，而水下測量使用的設備繁雜而笨重，導致測量人員不方便攜帶，甚至測量水域缺乏船只，嚴重影響測量數(shù)據(jù)的精確度。自遙控測量船出現(xiàn)后，極大地提高了測量數(shù)據(jù)的精確度。如今，各大企業(yè)加大力度研制遙控測量船，無人測量船具有顯著的節(jié)省人力優(yōu)勢。目前，遙控測量船被廣泛使用在水域調(diào)查、航道測量、水域水下測量等領域當中。

1 無人船測量優(yōu)勢

無人船測量優(yōu)勢比較多，無人船在水面上航行可分遙控和自主模式。通過使用無人船，作業(yè)實現(xiàn)了無人化、智能化，極大地減輕了人的任務量，同時作業(yè)完成更加高，設計實現(xiàn)模塊化。無人船測量的優(yōu)勢包括如下幾個方面：

1.1 區(qū)域測量優(yōu)勢

目前一些區(qū)域的測量比較困難，例如小面積水域、陡岸、坎下的水下地形，以及大區(qū)域等。在測量小面積水域、陡岸、坎下的水下地形的時候，不僅需要配備大量設備，還需要人員去操作計算機，這就需要確保人員和設備的安全在測量的過程中，所以又配備載重較大的船來確保其安全，但是載重較大的船不方便接近區(qū)域。當測量大面積水域的時候，需要耗費大量時間去作業(yè)，且作業(yè)不高效。自從出現(xiàn)了無人船，這些問題得以解決。在測量陡岸區(qū)域的時候，相較于大船，無人船更容易靠近岸邊運行，同時提供更加準確的水下地形圖為拋石等施工設計；在測量激流險灘的時候，僅僅憑借無人船就可以順利完成測量。

1.2 攜帶運輸優(yōu)勢

無人船與普通的船只不同，無人船不僅小，使用起來非常靈活，質(zhì)量也不重，便于攜帶。人們在外出勘測的時候往往把一些儀器帶在自己身邊，若使用無人船就可以把其放在后備箱即可。

1.3 智能避障

不論是普通船只還是無人船在水域作業(yè)的過程中會碰到大船、島礁、岸坡等不容易預測的環(huán)境。但是無人船功能很多，其中有一種功能，即智能避障，則這些障礙物能被及時繞開，使船只行駛更加安全。

1.4 強大的軟件功能

無人船除了具有智能避障之外，它還有很多功能，諸如：自動粗差檢測、水深自動修改、抽稀、采樣、斷面自動處理、電子羅盤自動標定和校正、船載自動導航等，基于以上功能，測量將越來越智能化。

2 無人船測量原理和應用

2.1 無人船測量原理

無人船測量系統(tǒng)包括以下部分，即GNSS 接收機、單波速測深儀、高清攝像頭、數(shù)據(jù)傳輸設備及每一種測量傳感器，所以無人船具有多種功能，比如，可以進行遠程遙控、自動測量與返航等。無人船作業(yè)流程為：首先，在岸上設置基站架，然后，憑借導航軟件來建立相關項目，同時對已知點進行校正，接著，在導航軟件中輸入已經(jīng)校正的參數(shù)。對于作業(yè)人員來說，為了確定測區(qū)，以及布設測線需要借助遠程控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。在進行各類航道測量工作的時候，人們可以把多波束測深儀、ADCP、陀螺儀等航道測量儀器設備搭載到無人船上，確保無人船更加高效地完成任務，其測量模式如圖。

無人船測量模式

2.2 無人船在水下測量應用

在水下地形測量之前，需要測量人員先把一系列方面的準備工作做好：設備定位時間要進行校對；水下地形測量軟件開啟、坐標系統(tǒng)設置要合理等，這樣做的目的是為了減少無人船反復測量的次數(shù)在測量過程中。當連接好GNSS 設備的同時開啟自動巡航模式，無人船就可以進入需要測量的水域進行測量。在測量水下地形的過程中，無人船可借助測量人員設定好的航線來操作，利用機器人智能控制技術(shù)進行自動化（轉(zhuǎn)下頁）走線或者換線測量水下地形。在使用無人船測量過程中，測量人員往往采取斷面法對水下地形進行測量。這就給測量人員提出要求，即測量人員科學設置斷面的計劃線根據(jù)河道河段情況同時使用一些導航軟件。無人船需要進行在線測量，在這個過程中，測量船要保持勻速直線運行。但是河道水下地形最淺點等漏測問題會出現(xiàn)于在線測量過程中，為了避免這樣的問題困擾無人船的測量，需要測量人員對內(nèi)業(yè)整理環(huán)節(jié)給予高度重視，尤其測深儀探測記錄的相關信號要準確把握，使特征點水深以及對應的三維坐標數(shù)據(jù)更加確定。

3 無人船測量存在的問題及展望

3.1 存在的問題

自從使用無人測量船以來，提高了航道測量的速度、效率，節(jié)省了大量人力物力，確保人員的安全。目前，無人測量船被積極使用在多個領域，但是在使用過程中，也存在一些問題，這就需要研究者積極研究及時解決問題：其一，抗流水能力較弱。無人測量船比較小、比較輕，因此當無人船運行的時候往往會產(chǎn)生一些涌浪、水流回旋水、泡水等，嚴重影響無人測量船的測量姿態(tài)。無人測量船在運行過程中能夠依據(jù)計劃線來進行，但是無人船不能及時有效地抵抗急流對船體的影響，導致無人船不能更加精確地測量水深。無人測量船也有一些不足，比如，沒有強的抗流水能力、自動駕駛功能弱等，使無人船不能更加安全高效地測量在流速較大水域。其二，數(shù)據(jù)自動識別較弱。無人測量船的船體產(chǎn)生的干擾不是很多，通過測深儀能能夠自己調(diào)節(jié)。但測量數(shù)據(jù)受到一些因素的干擾，比如，氣泡、雜物、懸浮物等，使測量數(shù)據(jù)不精確，這樣無法真實地反映出水底地形。

3.2 展望

伴隨著無人船的廣泛應用，將給水下測量帶來新的變革。未來憑借智能化設備，可節(jié)省大量人力，只需幾個人員就可以順利進行水下測量。目前，人們積極使用航標遙測遙控、電子航道圖等技術(shù)，使航道測量越來越數(shù)字化、越來越信息化，更利于無人船的測量?，F(xiàn)如今，我國發(fā)展越來越快，尤其加快了物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、智能制造的發(fā)展速度，所以可推動無人船的發(fā)展。將各類測量設備搭載到無人測量船中，能確保無人船及時完成水下測量多項測量任務，在不久的將來，無人船技術(shù)將會不斷成熟，在水下測量中得以更廣泛應用。