钦州市测绘院 广西钦州 535000
摘要：影响无人机激光测量精度的因素主要有机载激光测距传感器姿态精度、无人机飞行高度和飞行速度等，系统仍然具有一定的性能提升空间，通过提高采样频率、优化传感器姿态稳定精度，可以进一步提升测量平面和高程精度，以适应更精细地形测量的要求。由于海岸带地形的复杂性，采用交互式处理的方式，是保证数据质量的重要技术手段，优化数据处理软件，可以进一步提高数据处理效率。本文就无人机激光测量技术在滩涂地形测量中的应用进行简单的阐述。
关键词：无人机激光测量技术；滩涂地形；测量；应用；初探
针对滩涂区域的测量方法，目前应用较多的是航空摄影测量，其应用和发展已相对成熟，但仍存在处理过程复杂、成图周期长、成本高、受天气条件限制等不足之处。无人机激光测量技术的出现，很大程度上弥补了航空摄影测量的不足，在有效提高测量精度的同时，降低了测量成本。无人机激光地形测量技术可满足滩涂地形测量的测量精度需求，同时提高了作业效率，节省人力物力。
本研究基于自主研发无人机信息采集平台，搭载RTK GPS、激光测距传感器、数码相机、姿态传感器等设备，构建潮间带滩涂地形测量空中作业平台，采用校验场测量比对，对无人机激光测量技术的测量精度进行检验，并在较大范围的滩涂地形测量实践中，对该测量方法的实用性和存在问题进行检验和研究。
1材料与方法
1.1无人机激光测量系统简介
无人机激光地形测量系统主要由空中飞行单元、地面控制单元和测量作业单元三大部分组成，包括相应硬件设备和数据采集处理软件。
空中飞行单元采用八旋翼直升机为基本飞行平台，测量作业单元由机载RTK GPS、机载激光测距传感器、机载数据采集存储子系统和地面RTK GPS基准站组成，地面控制单元由数传电台和运行控制软件的外业测量工作站组成。无人机激光地形测量系统主要传感器精度指标如表1所示。
图 3无人机激光测量与人工地面测量剖面对比
校验标准参考相关规范的规定，考虑到无人机地形测量技术应用于1∶1000高精度地形测量的可行性，按照1∶1000测量的精度检验标准，要求平面定位中误差为0.80m，极限误差为1.60m；高程中误差为0.17m，极限误差为0.34m。根据规范的有关规定，对校验区内人工测量数据和无人机激光测量数据，图上1mm范围内测量点的高程对比，在ArcGIS软件中选择距离在1m以内的两种测量的邻近点进行比较分析，这些点位置随机，能够代表整个区域内的测量精度，其结果如表2所示。
结果显示，22组比测点的高程互差平均值为0.06m，最大互差为0.17m，高程精度满足1∶1000比例尺的滩涂地形测量精度要求。
无人机激光测量采用匀速飞行连续测量记录的方式，飞行速度在8m/s以内，定位点间距小于1.60m，飞行平台水平定位误差估算为0.20m；传感器垂直角度误差是影响水平定位精度的关键要素，以实际航高40.00m，传感器垂直倾斜最大1.5°计算，导致的最大水平定位误差为1.05m，包括飞行平台和传感器倾斜影响的平面定位最大误差为1.25m，平面精度满足1∶1000比例尺的滩涂地形测量精度要求。
无人机激光测量精度的误差来源主要是机载激光测距传感器姿态精度、无人机飞行高度和飞行速度等，为了提高测量精度，在机载传感器姿态精度满足测量要求的情况下，应严格控制无人机的飞行高度和飞行速度。
3结论
无人机激光测量技术是一种新型地形测量方法，能够很好的解决常规测量难以完成的海岸带滩涂区域地形测量，与常规测量手段相比较，有以下的优点：
①测量精度更高。理论和实际检验结果都表明，滩涂地形无人机低空激光测量精度明显优于船载测量。无人机低空测量平台不受海浪等因素干扰，测量作业时的传感器姿态保持很好的稳定性，传感器方向不确定产生的误差明显小于船载测量；空中三维测量是一种直接测量的方法，不受验潮和水位传递的误差影响；与船载水深测量检验结果比较，无人机低空激光测量互差超限的比例大大降低，测量精度明显高于船载测量。
②测区适应能力更强。对于许多海岛、基岩海岸和滩涂地形，受各种因素影响调查船大多无法进入潮间带实施测量，地面测量人员也难以施测，在许多海图和地形图中，潮间带的地形属测量空白区。采用无人机空中测量的方式，可以不受限制，大大方便海域地形测量工作的有效开展。
③高效灵活。无人机具有高效灵活的特点，可以现场快速测量并处理成图，这是其它测量方法所无法达到的，表现出极高的测量效率。
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论文作者:卢效干
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/10/30
标签：测量论文; 无人机论文; 滩涂论文; 地形论文; 精度论文; 激光论文; 传感器论文; 《基层建设》2017年第20期论文;