許元

摘? 要： 無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)是基于無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的綜合性測(cè)繪系統(tǒng)，能夠?yàn)橹T多領(lǐng)域內(nèi)的具體測(cè)繪活動(dòng)提供豐富詳實(shí)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)大幅度縮減數(shù)據(jù)信息獲取的時(shí)間成本，簡(jiǎn)化測(cè)繪數(shù)據(jù)的整體生產(chǎn)分析過(guò)程。本文從對(duì)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)的概念介紹分析入手，將其在灘涂地形測(cè)量工作中的技術(shù)應(yīng)用作為研究對(duì)象，在分析了灘涂地形基本概念的基礎(chǔ)上，將無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于灘涂地形測(cè)量的可行性及優(yōu)勢(shì)加以具體分析，并對(duì)具體操作步驟進(jìn)行全面梳理。以期對(duì)未來(lái)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞： 無(wú)人機(jī);激光測(cè)量;灘涂地形;測(cè)量;應(yīng)用

引言：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步進(jìn)程的加快，我國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)的逐步發(fā)展成熟，是飛行器裝置研發(fā)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的里程碑式的進(jìn)步。其中，無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在地質(zhì)勘探測(cè)繪工程、交通基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)繪工程、電力數(shù)據(jù)測(cè)繪工程、以及海洋測(cè)繪工程等幾大領(lǐng)域內(nèi)的有效實(shí)踐，并具備很多傳統(tǒng)測(cè)繪方法所不能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)目標(biāo)能力，能夠大大簡(jiǎn)化傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)方法下的復(fù)雜性和測(cè)量程序冗余。

一、無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)的概念介紹分析

1.無(wú)人機(jī)技術(shù)的基本定義

無(wú)人機(jī)，顧名思義就是不需要由人直接進(jìn)行駕駛操作的不載人飛行器械技術(shù)。無(wú)人機(jī)的“無(wú)人駕駛”功能實(shí)現(xiàn)技術(shù)，主要包括無(wú)線電遠(yuǎn)程遙控設(shè)備技術(shù)、無(wú)人機(jī)器械本身現(xiàn)有、或者車輛搭載的計(jì)算機(jī)控制程序操縱技術(shù)等幾種方式。在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展實(shí)踐中，相較于載人飛機(jī)，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍要更為廣泛，能夠自由執(zhí)行多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的不同范圍任務(wù)。

無(wú)人機(jī)的概念，從技術(shù)定義的角度來(lái)講，是能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人駕駛飛行器裝置的總和，具體可以分為固定機(jī)翼飛行器裝置、垂直起降飛行器裝置、飛艇、直升機(jī)、多旋機(jī)翼飛行器裝置以及傘翼機(jī)裝置等多個(gè)具體類型。

2.無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程介紹

我國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)的逐步發(fā)展成熟，是飛行器裝置研發(fā)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的里程碑式的進(jìn)步。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逐步形成了兩個(gè)主要技術(shù)類型劃分。第一個(gè)類型是軍用無(wú)人機(jī)技術(shù)，主要用于軍事偵查、軍事電子技術(shù)對(duì)抗、通訊技術(shù)發(fā)展等領(lǐng)域，對(duì)于有效提升軍事裝備能力具有重要的實(shí)踐意義;第二個(gè)類型是民用無(wú)人機(jī)技術(shù)，主要用于農(nóng)業(yè)發(fā)展、檢查巡視技術(shù)運(yùn)用、氣象觀測(cè)以及地質(zhì)勘探等領(lǐng)域，對(duì)有效改善人民日常生產(chǎn)生活條件、提高社會(huì)民生的運(yùn)轉(zhuǎn)效率具有重要的推動(dòng)作用。

3.無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)的相關(guān)介紹

無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)是基于無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的綜合性測(cè)繪系統(tǒng)，能夠?yàn)橹T多領(lǐng)域內(nèi)的具體測(cè)繪活動(dòng)提供豐富詳實(shí)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)大幅度縮減數(shù)據(jù)信息獲取的時(shí)間成本，簡(jiǎn)化測(cè)繪數(shù)據(jù)的整體生產(chǎn)分析過(guò)程。無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于地質(zhì)勘探測(cè)繪工程、交通基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)繪工程、電力數(shù)據(jù)測(cè)繪工程、以及海洋測(cè)繪工程等具體方面。

二、灘涂地形的概念介紹

1.灘涂地形的基本定義介紹

灘涂地形，是包括海灘區(qū)域、河灘區(qū)域以及湖灘區(qū)域在內(nèi)的地質(zhì)地貌形態(tài)的總和。灘涂地形通常位于以下幾種地理位置處：第一是沿海大潮區(qū)域內(nèi)、高潮水位與低潮水位之間的一片潮浸地帶;第二是河流湖泊的正常水位與洪水位之間的灘地處;第三是時(shí)令下的湖泊、河流的洪水位以下的灘地區(qū)域;第四是水庫(kù)以及坑塘等設(shè)施的正常情況下水位與其能夠形成的最大洪水位之間的灘地區(qū)域。

灘涂地形，在地理學(xué)研究中又被稱為“潮間帶”。灘涂地形受到潮汐的作用影響，有時(shí)能夠露出水平面，有時(shí)有會(huì)被水整體淹沒(méi)。通常情況下，灘涂地形的上部位置能夠露出水平面、下部位置則會(huì)經(jīng)常被水淹沒(méi)。

2.灘涂地形的開(kāi)發(fā)利用實(shí)踐分析

在我國(guó)的土地開(kāi)發(fā)利用實(shí)踐中，灘涂地形是重要的土地儲(chǔ)備資源。在我國(guó)領(lǐng)土范圍內(nèi)現(xiàn)有的灘涂地形面積相對(duì)較大、分布相對(duì)集中、同時(shí)區(qū)位條件相對(duì)更好，具備極其良好的能夠有效發(fā)展農(nóng)牧業(yè)、漁業(yè)等產(chǎn)業(yè)類型的綜合開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)。此外，灘涂地形不僅僅在土地空間上具有良好的開(kāi)發(fā)利用條件，同時(shí)還蘊(yùn)藏豐富的礦物質(zhì)資源、生物資源以及海洋資源等等。我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)于灘涂地形的開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)踐，主要采取的是圍墾方式。在沿海地區(qū)著力推進(jìn)灘涂地形的圍墾造田項(xiàng)目，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大農(nóng)用耕地面積的目標(biāo)。

三、將無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于灘涂地形測(cè)量的可行性及優(yōu)勢(shì)分析

1.無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于灘涂地形測(cè)量的可行性分析

一方面，無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于灘涂地形測(cè)量具備高度的技術(shù)可行性。實(shí)踐中，無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)中的測(cè)距裝置、傳感器裝置、數(shù)碼相機(jī)裝置以及其他部分裝置在灘涂地形測(cè)量項(xiàng)目中都能夠充分發(fā)揮其性能，協(xié)調(diào)配合形成無(wú)人機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)信息的綜合來(lái)源平臺(tái)。其中，傳感器裝置能夠具備穩(wěn)定良好的數(shù)據(jù)源感知性能，能夠有效控制數(shù)據(jù)信息的傳輸生成質(zhì)量;同時(shí)數(shù)據(jù)信息的獲取速度較快，測(cè)量繪制所需要的整體時(shí)間成本較小;能夠通過(guò)數(shù)碼相機(jī)裝置直接生成直觀的圖片信息，準(zhǔn)確反映灘涂地形的變化情況等。

2.無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于灘涂地形測(cè)量的優(yōu)勢(shì)分析

另一方面，無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于灘涂地形測(cè)量具備明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。主要集中于能夠在空中實(shí)現(xiàn)良好的無(wú)障礙測(cè)量操作。在實(shí)踐中，傳統(tǒng)的灘涂地形測(cè)量方法會(huì)受到各種地形因素的影響，使整個(gè)數(shù)據(jù)信息的獲取過(guò)程變得更加困難，并難以有效確保所獲取數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。但是應(yīng)用無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)就能最大限度改善上述問(wèn)題的發(fā)生。無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于灘涂地形的測(cè)量實(shí)踐中，可以對(duì)灘涂地形的高潮位置與低潮位置之間的高度差距進(jìn)行快速確定，通過(guò)采用反距離加權(quán)插值計(jì)算方法得出灘涂地高低兩潮位之間的精確距離。并且測(cè)量與計(jì)算過(guò)程迅速、準(zhǔn)確度高，因此與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比具備非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

四、無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于灘涂地形測(cè)量的具體操作步驟

1.設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量的具體線路

第一步，設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量的具體線路。由于灘涂地形處的潮汐作用力相對(duì)要更高，因此在設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量線路時(shí)，應(yīng)當(dāng)要充分考慮潮汐因素，以海事服務(wù)相關(guān)部門所發(fā)布的權(quán)威性區(qū)域位置處的潮汐變化情況表為重要參考依據(jù)。同時(shí)，在進(jìn)行無(wú)人機(jī)激光測(cè)量的路線高度確定時(shí)，還應(yīng)當(dāng)要以1985國(guó)家高程基準(zhǔn)為高度確定標(biāo)準(zhǔn)。在測(cè)量前期設(shè)計(jì)好無(wú)人機(jī)激光線路高度，能夠有效確保在有限時(shí)間內(nèi)更多灘涂地形的重要數(shù)據(jù)信息。

2.設(shè)置地面位置的定位參考觀測(cè)站點(diǎn)

第二步，設(shè)置地面位置的定位參考觀測(cè)站點(diǎn)。采取GPS差分定位技術(shù)方法，在地面設(shè)置多個(gè)參考站點(diǎn)進(jìn)行測(cè)繪制圖裝置的設(shè)定，并確保與無(wú)人機(jī)激光測(cè)量的行進(jìn)方向保持同步性。同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意觀測(cè)點(diǎn)與衛(wèi)星之間的距離測(cè)算，以便于對(duì)當(dāng)前的無(wú)人機(jī)測(cè)量線路進(jìn)行有效定位校正，確保符合灘涂地形數(shù)據(jù)測(cè)量的精度要求。

3.設(shè)置無(wú)人機(jī)激光測(cè)量控制點(diǎn)位

第三步，設(shè)置無(wú)人機(jī)激光測(cè)量控制點(diǎn)位。對(duì)于測(cè)量控制點(diǎn)位的設(shè)定，其目的在于進(jìn)一步提高無(wú)人機(jī)激光測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，對(duì)在測(cè)量過(guò)程中可能出現(xiàn)的系統(tǒng)性誤差問(wèn)題進(jìn)行人工化方式的最小化處理。在無(wú)人機(jī)激光測(cè)量實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)設(shè)置二十個(gè)以內(nèi)的人工控制點(diǎn)位，并確保各個(gè)點(diǎn)位之間的分布要相互均勻，各點(diǎn)位之間的間隔距離通常應(yīng)當(dāng)控制在一千米以內(nèi)。此外，對(duì)于測(cè)量控制點(diǎn)位的起點(diǎn)測(cè)算與定位應(yīng)當(dāng)要進(jìn)行規(guī)范化操作，并在進(jìn)行灘涂地形的平面測(cè)量時(shí)，將其中一個(gè)控制點(diǎn)位設(shè)置成為GPS的一個(gè)平面測(cè)量點(diǎn)位，并將其作為其中一個(gè)測(cè)量起點(diǎn)點(diǎn)位。

4.對(duì)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理

第四步，對(duì)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。無(wú)人機(jī)激光測(cè)量所獲取數(shù)據(jù)的預(yù)處理是一個(gè)關(guān)鍵步驟，應(yīng)當(dāng)要嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)信息的預(yù)處理程序規(guī)則。首先，要對(duì)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量所獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面檢查與校對(duì)，保證所獲取數(shù)據(jù)對(duì)于當(dāng)前的灘涂地形測(cè)量具有相應(yīng)的使用價(jià)值，并符合當(dāng)前執(zhí)行的測(cè)量所需數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其次，要運(yùn)用適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)措施，進(jìn)一步獲取灘涂地形測(cè)量相關(guān)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息以及具備色彩模式的現(xiàn)場(chǎng)地圖圖像等更詳細(xì)的信息資料。最后，要對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和完整性進(jìn)行仔細(xì)檢測(cè)與質(zhì)量評(píng)價(jià)。

5.制作灘涂地形的數(shù)字高程模型

第五步，制作灘涂地形的數(shù)字高程模型。對(duì)于灘涂地形的數(shù)字高程模型的制作，應(yīng)當(dāng)要以實(shí)際的地表模型作為基礎(chǔ)參考。灘涂地形的數(shù)字高程模型的制作實(shí)踐中，主要運(yùn)用擬合產(chǎn)生的技術(shù)方法對(duì)測(cè)量過(guò)程中的回波信息進(jìn)行相對(duì)更為完整的處理，確保這些信息數(shù)據(jù)能夠完整覆蓋灘涂地形區(qū)域處的不同地物類型，包括地表樹(shù)木、草叢等植被，以及地表現(xiàn)有的建設(shè)房屋等等。灘涂地形的數(shù)字高程模型制作要注意平差計(jì)算方法的使用，對(duì)各相關(guān)的位置要素進(jìn)行更新處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模型制作的較高精準(zhǔn)度。

6.對(duì)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理

第六步，對(duì)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理。這一個(gè)步驟主要是針對(duì)部分已有坐標(biāo)的處理。操作方法是使用一種相對(duì)較為特殊的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，對(duì)以上步驟測(cè)量程序中獲取的部分位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于無(wú)人機(jī)激光測(cè)量作業(yè)中獲取的高程位置坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，就常常需要采取曲面擬合的轉(zhuǎn)換技術(shù)方式加以實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換成為所需要的多項(xiàng)式坐標(biāo)數(shù)據(jù)。同時(shí)在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)注意的是，要能夠創(chuàng)建與所轉(zhuǎn)換坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的同名點(diǎn)位，并能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)各個(gè)不同區(qū)域測(cè)量數(shù)據(jù)之間的相互匹配。在當(dāng)前我國(guó)的操作實(shí)踐來(lái)看，對(duì)于灘涂地形的無(wú)人機(jī)激光測(cè)量，應(yīng)當(dāng)對(duì)可供選擇的高程坐標(biāo)系進(jìn)行更進(jìn)一步的細(xì)節(jié)劃分，并為不同劃分種類建立與之相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

7.無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)的完善要點(diǎn)

在未來(lái)對(duì)于無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)的改進(jìn)完善研究中，應(yīng)當(dāng)要注重以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：第一，要從源頭上進(jìn)行雷達(dá)掃描的詳細(xì)結(jié)論性數(shù)據(jù)資料的獲取方法改進(jìn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)為具備更高可行性的決策提供可靠基礎(chǔ);第二，無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)的地形圖繪制操作還尚不成熟，這也是未來(lái)技術(shù)進(jìn)一步更新完善的重點(diǎn)問(wèn)題之一。由此可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)激光測(cè)量這項(xiàng)技術(shù)還存在更大的發(fā)展進(jìn)步空間。

五、結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展實(shí)踐中，無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在地質(zhì)勘探測(cè)繪工程、交通基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)繪工程、電力數(shù)據(jù)測(cè)繪工程、以及海洋測(cè)繪工程等幾大領(lǐng)域內(nèi)的有效應(yīng)用。灘涂地形測(cè)量的技術(shù)應(yīng)用就是其中之一。綜上所述，無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)基于外在環(huán)境條件的依賴性、約束性與限制性都是相對(duì)更低的，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的自動(dòng)化測(cè)量作業(yè)水平。灘涂地形的無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)應(yīng)用，具備很多傳統(tǒng)測(cè)繪方法所不能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)目標(biāo)能力，能夠大大簡(jiǎn)化傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)方法下的復(fù)雜性和測(cè)量程序冗余。對(duì)未來(lái)無(wú)人機(jī)激光測(cè)量技術(shù)的研究，還需要不斷進(jìn)行深入探索，以進(jìn)一步提高測(cè)量工作的精準(zhǔn)度、進(jìn)一步縮短測(cè)量工作周期，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測(cè)量技術(shù)的成熟發(fā)展態(tài)勢(shì)。

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