無人測量船在城市河道測量中應(yīng)用

■李永亮黃麗燕葉宇菁

（1寧波市鄞州區(qū)測繪院浙江寧波315110；2寧波市鄞州中升房地產(chǎn)測繪有限公司浙江寧波315100；3寧波市規(guī)劃與地理信息中心浙江寧波315042）

無人測量船在城市河道測量中應(yīng)用

■李永亮1黃麗燕2葉宇菁3

（1寧波市鄞州區(qū)測繪院浙江寧波315110；2寧波市鄞州中升房地產(chǎn)測繪有限公司浙江寧波315100；3寧波市規(guī)劃與地理信息中心浙江寧波315042）

隨著城市化進程的不斷加快，城市規(guī)劃越來越受到重視，城市河道作為城市規(guī)劃設(shè)計的重要部分，其測量的準確性和全面性直接關(guān)系到城市規(guī)劃利用的方向，對城市河道自身的開發(fā)應(yīng)用也具有重要的作用，所以城市河道測量一直受到高度關(guān)注，近年來無人測量船憑借自身安全性、實時性、操作便捷性等優(yōu)勢在城市河道測量中得到廣泛的應(yīng)用。本文為對無人測量船在城市河道中的應(yīng)用產(chǎn)生更加全面的認識，推動其在城市河道測量中廣泛應(yīng)用，針對無人測量船在城市河道測量中的具體應(yīng)用展開研究。

無人測量船城市河道測量應(yīng)用

0　前言

現(xiàn)階段人們嘗試利用無人測量船對存在危險或枯燥、重復(fù)的水體進行測量，通過無人測量船的自主航行、自帶避障、信息傳輸?shù)裙δ?，使其在按照預(yù)先設(shè)定的路線自動巡航測量的同時，將測量的數(shù)據(jù)、拍攝的圖片等向相對應(yīng)的計算機發(fā)送，將其應(yīng)用于城市河道測量中，對動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測城市河道動態(tài)具有重要的作用。

1　城市河道測量分析

河道測量是為實現(xiàn)河道開發(fā)整治、河道兩岸測繪、制作水位資料等而進行的測量工作，其通常包括對平面、高程控制測量；河道地形測量、河道縱、橫斷面測量；測時水位和歷史洪水位的連測；某一河段瞬時水面線的測量；沿河重要地物的調(diào)查或測量等方面，城市河道作為城市景觀的重要構(gòu)成，其規(guī)劃、治理等是城市發(fā)展的重要方面，所以城市河道測量對推動城市發(fā)展具有重要的意義［1］。但受河道測量跨度大、部分測量需要潛入水底進行等因素的限制，傳統(tǒng)城市河道測量以人工為主的方法在安全性和測量準確性、全面性等方面難以得到保證，所以在測量方式上進行創(chuàng)新，已經(jīng)成為城市河道測量的必然趨勢。

2　無人測量船在城市河道測量中應(yīng)用分析

2.1無人測量船在城市河道測量中的測量方法分析

無人測量船又被稱為水域測量機器人系統(tǒng)，是以湖泊、河流等水域測量為對象，以無人船為載體，將GNSS系統(tǒng)、聲納系統(tǒng)、ADCP、CCD相機、陀螺儀、水下攝像機等高精度傳感器集成應(yīng)用的設(shè)備，而且將通訊、導(dǎo)航、自動控制等現(xiàn)代軟件技藝與傳感器有效結(jié)合，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的接收、處理和分析，并以自控和遙控的形式對無人船和相應(yīng)的傳感器操作控制的現(xiàn)代測量系統(tǒng)。將其應(yīng)用在城市河道測量中，利用無人測量船的聲納、GNSS等系統(tǒng)，可以準確的獲取城市河道水體的溫度、深度、水流速度、酸堿性、成分等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，甚至使城市河道測量和調(diào)查中載人船無法達到或到達存在較大風(fēng)險的領(lǐng)域測量缺失得到有效的彌補，而且測量的精度、智能、效益等方面也可以顯著的提升［2］。例如2012年12月17日利用武漢航道局科技信息處研制的無人測量船在武漢市內(nèi)河道進行測量，使市內(nèi)河道測量的自動化程度大幅提升，測量工人的勞動強度大幅縮減，所應(yīng)用的無人測量船遙控距離在4公里以上、續(xù)航能力達到4小時，通過船上配備的GPS、測探儀等設(shè)備，測量人員可對無人測量船的運行情況、測量數(shù)據(jù)等動態(tài)跟蹤。

2.2無人測量船相比傳統(tǒng)測量方法在城市河道測量方面的優(yōu)越性分析

2015年5月6日，東莞市長安新區(qū)利用無人測量船對市內(nèi)平均深度只有2.5米的河道進行了無人測量船測量，受深度的影響，傳統(tǒng)測量船并不能實現(xiàn)在此河道的運行和測量，所以相關(guān)數(shù)據(jù)一直無法獲取，長安新區(qū)之前兩次大船測量分別獲取河道填土方量分別為1.2億立方，和1.9億立方，兩者相差近7000萬立方，而應(yīng)用無人測量船，將誤差縮減到300萬立方以內(nèi)，可見無人測量船在測量深度和平面測量方面的精確程度更有保證，測量時間僅利用了2.5小時，在使用的過程中不用擔心傾覆沉船等意外事故帶來的人員傷亡事件，尤其適合各類水上應(yīng)急救援測繪應(yīng)用。2015年9月23日江蘇省南通市將廣州南方測繪儀器有限公司研發(fā)的“方洲號”無人測量船在河道測量中進行了應(yīng)用，通過無人測量船測量，使傳統(tǒng)測量平面和深度誤差分別從3.7米和4.9米，縮減為1.6米和1.3米，測量時間僅耗費1.5小時，測量人員不用再承擔下水測量的風(fēng)險。通過案例中實際測量數(shù)據(jù)和過程與傳統(tǒng)人工測量進行對比可以發(fā)現(xiàn)，無人測量船在測量精度、效率、靈活性，安全性等方面相比傳統(tǒng)人工測量方法占有較明顯的優(yōu)勢，特別是深度測量和平面測量精度方面效果突出，這對城市水利工程建設(shè)具有重要的意義。

2.3無人測量船在城市河道測量中的具體應(yīng)用

首先，利用無線電對無人測量船進行遙控，無人測量船在城市河道中可按照GPS的測量點設(shè)置，對城市河道中水體的溫度、深度、水流速度、酸堿性、成分等進行全面的測量，并結(jié)合管理者的需要進行針對性的采樣，為城市河道治理提供準確的數(shù)據(jù)支持，而且無人測量船可以自動將測量的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中存儲，當城市河道規(guī)劃整治人員需要不同時期的數(shù)據(jù)進行對比分析時，可以結(jié)合實際需要在數(shù)據(jù)庫中不同時期、類型的數(shù)據(jù)進行隨意調(diào)取，使城市河道水體的變化趨勢和變化程度等可以直接的體現(xiàn)［3］。其次，隨著無人測量船性能的不斷優(yōu)化，現(xiàn)階段其測量性能得到大幅提升，即使小型無人測量船在應(yīng)用的過程中一次出航也可連續(xù)監(jiān)測8個采樣點流速、25個采樣點水溫和酸堿度、32個采樣點的水深數(shù)據(jù)，將其應(yīng)用于城市河道測量中，對提升河道測量的效率和準確性具有至關(guān)重要的作用，使河道測量的實時性、有效性、合理性等方面得到保證，城市河道測量的性能和數(shù)據(jù)支撐作用得到強化；再次，在城市化進行不斷加快的同時，城市河道污染的概率也隨之提升，城市河道的河床結(jié)構(gòu)隨著周邊環(huán)境的不斷變化和河道內(nèi)水體流量的不斷調(diào)整也發(fā)生著細微的變化，傳統(tǒng)載人測量船在進行城市河道污染程度測量的過程中受自身測量技術(shù)、記錄準確性、測量環(huán)境等因素的限制，并不能對城市河道內(nèi)污染物的成分、含量、危害等全面準確的測量，使城市河道治理的難度加大，而無人測量船的應(yīng)用，不僅可以對城市河道污染的狀況進行實時監(jiān)測，而且可以結(jié)合數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)提供有效的應(yīng)對措施，使城市河道測量的時效性更突出。

3　結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認識到城市河道測量的重要性，并在實踐中有意識的將無人測量船應(yīng)用在城市河道測量中，這對全面準確的了解城市地表水供應(yīng)、存儲情況、制定更加完善的城市規(guī)劃，對城市河道水體進行有效利用等方面都具有積極的作用。

［1］馮大偉，沈鑫．小型無人自動測量船水質(zhì)采樣及在線監(jiān)測系統(tǒng) ［J］．油氣田地面工程，2010，02：93-94．

［2］黃國良，徐恒，熊波，洪珺，楊傳華．內(nèi)河無人航道測量船系統(tǒng)設(shè)計 ［J］．水運工程，2016，01：162-168．

［3］賀艷峰．無人自動測量船水質(zhì)采樣及在線監(jiān)測系統(tǒng)探究分析 ［J］．才智，2011，25：60．

P2［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-264-1

李永亮（1981～），男，本科，工程師，研究方向為測繪工程。