刘俊杰
山东省地质测绘院 山东 济南 250002
摘要: 随着空间技术的快速发展，水下测量技术也发生了根本性变化。在水下地形测量过程中，每个水域的实际情况都各有不同，例如在沟壑、池塘分布较密集区域的水下地形测量，这就需要我们测绘人员结合水域的实际情况选取适合的测量方法，以提高施测精度和效率。本文就无人船在河道水下地形测量中的应用进行了分析。
关键词：无人船；河道；水下地形测量
引言
相对传统测绘领域水下地形测量来说，往往需要有充足的人力资源和物力资源，而水下测量使用的设备繁杂而笨重，导致测量人员不方便携带，甚至测量水域缺乏船只，严重影响测量数据的精确度。自遥控测量船出现后，极大地提高了测量数据的精确度。如今，各大企业加大力度研制遥控测量船，无人测量船具有显著的节省人力优势，研究无人船在河道水下地形测量中的应用具有重要的现实意义。
1 无人船测量优势
无人船测量优势比较多，无人船在水面上航行可分遥控和自主模式。通过使用无人船，作业实现了无人化、智能化，极大地减轻了人的任务量，同时作业完成更加高，设计实现模块化。无人船测量的优势包括如下几个方面：
1.1区域测量优势
目前一些区域的测量比较困难，例如小面积水域、陡岸、坎下的水下地形，以及大区域等。在测量小面积水域、陡岸、坎下的水下地形的时候，不仅需要配备大量设备，还需要人员去操作计算机，这就需要确保人员和设备的安全在测量的过程中，所以又配备载重较大的船来确保其安全，但是载重较大的船不方便接近区域。当测量大面积水域的时候，需要耗费大量时间去作业，且作业不高效。自从出现了无人船，这些问题得以解决。在测量陡岸区域的时候，相较于大船，无人船更容易靠近岸边运行，同时提供更加准确的水下地形图为抛石等施工设计；在测量激流险滩的时候，仅仅凭借无人船就可以顺利完成测量。
1.2 携带运输优势
无人船与普通的船只不同，无人船不仅小，使用起来非常灵活，质量也不重，便于携带。人们在外出勘测的时候往往把一些仪器带在自己身边，若使用无人船就可以把其放在后备箱即可。
1.3 智能避障
不论是普通船只还是无人船在水域作业的过程中会碰到大船、岛礁、岸坡等不容易预测的环境。但是无人船功能很多，其中有一种功能，即智能避障，则这些障碍物能被及时绕开，使船只行驶更加安全。
1.4 强大的软件功能
无人船除了具有智能避障之外，它还有很多功能，诸如：自动粗差检测、水深自动修改、抽稀、采样、断面自动处理、电子罗盘自动标定和校正、船载自动导航等，基于以上功能，测量将越来越智能化。
2 无人船测量原理
无人船测量系统包括以下部分，即GNSS接收机、单波速测深仪、高清摄像头、数据传输设备及每一种测量传感器，所以无人船具有多种功能，比如，可以进行远程遥控、自动测量与返航等。无人船作业流程为：首先，在岸上设置基站架，然后，凭借导航软件来建立相关项目，同时对已知点进行校正，接着，在导航软件中输入已经校正的参数。对于作业人员来说，为了确定测区，以及布设测线需要借助远程控制系统来实现。在进行各类航道测量工作的时候，人们可以把多波束测深仪、ADCP、陀螺仪等航道测量仪器设备搭载到无人船上，确保无人船更加高效地完成任务。
3无人测量船在河道水下地形测量中的应用
本文将以对某地区的河道水下地形测量为例，就采用无人船测量技术。本身是集成化的三体船型，船体总长度约有1.8m，宽度则为1.1m，吃水程度可达0.2m，可操作遥控的距离达道2km以上，基础航行速度为2m/h。船的整体续航时间共计6h, 续航里程则为30km。如果行驶于正常的海上环境中，船体运行能够保持平稳的状态，至少能够阻挡五级海风和三级海浪。制作该船体的原材料主要为高强度玻璃钢，其优势在于耐碰撞且自身体重较轻。在设计船体系统时主要采用了测深系统、侧扫声呐系统和CCD相机，同时采用机器人智能化控制系统，确保在系统智能化控制条件下有效判定信号，使预估位置更加准确，达到安全管理的标准。
在该地区的河道水下地形测量项目中应用智能无人测量船，能过全面测定地下深度0.15~300m之间的复杂地形体系，在不受环境影响的情况下还能满足测量的其他各方面要求。首先，涉及测量的相关工作人员应根据工程项目的实际要求和运行体系，建立实地勘探和遥感影像参数体系，而且要集中设计相应的断面，根据测量所得数据来进一步锁定断面的基础性间距。而且，还要在各大拐弯处设置相应的断面结构，其间距要控制在大约50m的范围内，必须按照所制定的标准来严格判断断面的实际参数和数量。其次，根据此处水域的实际情况进行系统化融合并展开深度处理，在实际水域测量工作中往往会受到各种因素的影响。所以，自动航线测量一旦不能准时启动，就必须临时改用手动遥控模式对具体数据进行测定。同时，建立无人船与基站操作人员的数据共享平台，并确保数据传送顺畅，也可充分利用对讲机功能进行内容确认和沟通交流。再次，安排专业的检测人员控制好岸基系统的基站位置，辅助无人船顺利完成一系列测量流程并且达到预期效果，确保控制单元在无障碍条件下与无人船完成数据交流，最好能将基站管理位置建立在中心位置，可随时查看无人船的操控者与基站操作员在传递信息时是否确保其完整性和及时性，最终判定其实际位置。总体来说，当采用无人船测量河道水下地形时，所有的操作人员都要时刻关注具体元件所面对的实际问题。最后，根据断面的测量数据，一定要确保每条断面均经由无人船反复巡视，进一步确保所得水深数据采集的真实性和有效性，最后集中管控断面高程点的采集方案。
4无人船测量推广策略
4.1加强宣传
相关部门需要加强宣传,提升民众意识,提升无人船利用率,为水下测绘发展提供保障。相关部门在宣传中要注重广度与深度,将无人船水下测量应用真正发挥应有效用。首先,相关部门注重无人船测量宣传的广度。相关部门宣传要注重各地区的宣传,提升各地测量人员对无人船的理解, 为无人船下一步的应用提供前提条件。其次, 在宣传中需要注重宣传深度。相关部门宣传中需要注重深度,真正加深民众对无人船应用理解,提升民众意识,为应用推广贡献力量。
4.2人才培养
首先,各高校要关注相关课程完善。各高校要完善无人船测绘课程, 加深学生对无人船的理解,从年青一代开始培养社会所需的无人船水下测量人才, 为技术的传承与应用提供有力支持。其次,相关部门注重技能培训。相关部门需要对其测量人员进行培训, 提升测绘人员的无人船测量专业技能,为无人船的应用推广,贡献必要力量。再次,参与到无人船水下测量的人员需要及时做好自我总结。相关测量人员需要及时作总结,方便及时总结自身在测量中存在的不足,及时提升自身测量能力,为测量精准度的提升打下良好基础。
结束语
总而言之，在无人测量船的应用过程中，参与相关测量的工作人员必须先从管理系统开始，在整合管控效果的同时还需保证无人船应用的完整性和有效性，为今后实施监控管理机制打下良好的基础。充分发挥智能无人测量船的自动化、可扩展等高效率优势，辅助河道水下地形测量工作，提高其作业水平，将船舶产业的可持续发展推向另一个高度。
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