无人测量船在水下地形测量中的应用研究.pdf

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1、６９２０１７年第４期·北京测绘·引文格式：袁建飞．无人测量船在水下地形测量中的应用研究［Ｊ］．北京测绘，２０１７（４）：６９－７２．ＤＯＩ：１０．１９５８０／ｊ．ｃｎｋｉ．１００７－３０００．２０１７．０４．０１７无人测量船在水下地形测量中的应用研究袁建飞（辽宁省基础测绘院，辽宁锦州，１２１００３）［摘要］目前，水下地形数据获取主要依赖于大型船只搭载多波束测深仪或单波束测深仪进行水下测量。由于船只吃水等原因，这种作业模式在近岸、浅滩、岛礁及一些危险区域，存在测量盲区，且作业效率较低，数据精度不高。本文以辽宁某河水下地形测量工程

2、项目为例，详细的介绍了搭载单波束测深仪的无人测量船的工作原理，以及无人测量船利用ＬＮＣＯＲＳ系统对该河流进行无验潮水下地形测量的工作流程和具体优势，并对测量数据作出具体分析得出无人船测量在水下地形测量中具有精确、便捷、安全和测量区域全覆盖等特点。［关键词］无人测量船；水下地形测量；无验潮；ＬＮＣＯＲＳ［中图分类号］Ｐ２２８．４［文献标识码］Ａ［文章编号］１００７－３０００（２０１７）０４－００６９－４１引言３无人测量船随着社会的发展，地理信息数据在经济发展３．１无人测量船简介中扮演着重要角色。目前，陆地地理信息数据比中海达ＩＢ

3、ｏａｔＢＭ１智能无人船是以湖泊、河较丰富，水下地形数据比较单一，有的地区甚至流、水库、港湾等水域为对象，基于水上机器人无是空白，因此水下地形测量技术不断受到人们的人驾驶遥控船为载体，集成控制系统、推进系统、重视。在水下地形测量过程中，浅水区是测量难无线通讯系统、定位导航系统、测深系统等，可以点，由于受大船吃水等原因影响，数据获取十分快速、高效获取高精度的水下地形数据（见图１）。困难，并且很难达到水域测量全覆盖，在这种背景下无人测量船应运而生。本文利用了中海达的ＩＢｏａｔＢＭ１智能无人测量船结合ＬＮＣＯＲＳ系统对辽宁某河２７ｋｍ

4、２的水域实现了高精度的无［１］验潮水下地形测量，完成了４００多幅１∶２０００水下地形图的绘制。２测区概况测区全长约７５ｋｍ，测量面积约２７ｋｍ２。河宽３００ｍ至５００ｍ，水深较浅，平均水深３ｍ左图１ＢＭ１无人测量船右，河中孤岛、浅滩较多，河流沿线有１２条拦水坝，河流经过市区流域两岸大部分为公园、人行船体尺寸１８００ｍｍ×８４０ｍｍ×４８０ｍｍ，重路，车辆无法到达岸边，大船搬运、迁站非常困３０ｋｇ，吃水０．２ｍ。船体材料为凯夫拉防弹布高难。无人船体积小，重量轻，吃水浅，便于运输、强度复合材料，可抗３级风、３级浪。迁站等特点在此次

5、项目中发挥了重大作用。推进系统主要由一个主推进器和两个辅助［收稿日期］２０１６－０３－０７［作者简介］袁建飞（１９９０－），男，辽宁北票人，助理工程师，主要从事工程测量、地理信息等方面的工作。７０袁建飞：无人测量船在水下地形测量中的应用研究第４期推进器组成，采用涵道式设计，直流无刷电机驱亚米级、米级实时差分网络ＲＴＫ、ＲＴＤ数据服务动，最高航速可达２．５ｍ／ｓ，续航能力６小时。和辽宁省境内２０００国家大地坐标数据与“北京通信系统主要由无人船数据传输天线、电台５４”、“西安８０”平面坐标相互转换等服务，利用和遥控器组成，数据通过

6、无人船数据传输天线经ＬＮＣＯＲＳ可获取２０００国家大地坐标系数据。电台传输到ＰＣ设备中，无人船可以通过ＰＣ设备５水下地形测量经电台控制和遥控器进行控制，电台传输距离５ｋｍ，遥控器传输距离２ｋｍ。５．１测线布设定位导航系统和测深系统分别由ＧＮＳＳ和水下地形观测点数据是通过测深线进行获单波束测深仪组成，形成一个完整的水下测量数取的，每条测深线之间存在一定的盲区，需要通据采集系统。过插值的方法获得数据，水深成果精度取决于观３．２无人测量船的工作原理测点和插值点的精度。因此，合理的选择测线间无人测量船以无人船为载体，集成ＧＮＳＳ、单［

7、３］距有利于保证精度和提高效率。波束测深仪、超声波壁障系统以及实时摄像头等根据《水利水电工程测量规范》（ＳＬ１９７－多种高精度传感设备，通过岸基系统接收并处理２０１３）要求，测线布设如下：主测线布设方向垂直所采集的数据。工作原理如图２：单波束测深仪河道中心线，各测线布设尽量平行。测线间距通过换能器发射和接收到波束回波的时间间隔ｔ２０ｍ，定位点间距５ｍ，重点区域可加密补充测线。与声波在水体中的传播平均速度ｖ，可计算出单不同小组接边处应布设一条重合测线，同一小组不程距离Ｓ＝１／２ｔｖ。其中声速ｖ与水中温度和盐同时期应布设两条重合测

8、深线。检查线垂直主测度有关。声速确定后，只要测得声波往返的时线，其长度不小于主测线总长度的５％［４］。［２］间，即可求得距离。无人测量船ＧＰＳ天线顶端５．２主要技术指标到换能器表面的高差为固定值０．７ｍ，动吃水和水下高程定位点平面中误差限值为图上静吃水差值极小，可忽略不计，吃