無人機海洋測繪應(yīng)用進展分析

秦金濤

摘要：在科學技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，無人機在我國各個行業(yè)的發(fā)展過程中得到了一定的應(yīng)用。它作為一種先進的設(shè)備，主要是利用通信技術(shù)和遙感技術(shù)等來實現(xiàn)自動化，對相關(guān)的空間信息進行整合。在海洋測繪中應(yīng)用無人機，能夠通過獲取精準的數(shù)據(jù)信息，有效完成測繪工作，加強對海洋的監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：無人機;海洋測繪;應(yīng)用

1無人機系統(tǒng)分類

無人機系統(tǒng)分類見表1。1）中高空長航時無人機：高空長航時和中空長航時無人機系統(tǒng)任務(wù)較為相似，并開始逐漸裝備武器，主要由固定基地起飛，是目前軍事領(lǐng)域的主力機型。而戰(zhàn)術(shù)無人機尺寸較小，系統(tǒng)也較簡單。2）迷你型無人機：迷你型無人機尺寸通常小于15cm，但不包括微型無人機。可以手持發(fā)射，主要用于戰(zhàn)場機動部隊，尤其在民用方面用途廣泛。3）微型無人機：微型無人機最早定義為翼展不超過150mm的無人機，但現(xiàn)已經(jīng)放寬要求。其主要用于在城市環(huán)境下的操作，尤其是建筑內(nèi)的飛行。其飛行速度較低，能夠懸停并停留在某處，例如能夠緊貼墻壁或門柱。為了滿足這一要求，許多傳統(tǒng)構(gòu)形設(shè)計已經(jīng)被打破，各類型的無人機均已產(chǎn)生。微型無人機一般可手持發(fā)射，其機翼載荷很小，對大氣擾動很敏感，強度低且整體脆弱。4）毫米級無人機：毫米級無人機尺寸大小與無花果差不多，多集群使用，經(jīng)常用于雷達干擾和誘餌。如果攝像機、發(fā)動機和控制系統(tǒng)的體積可做得足夠小，則可用于超短距離監(jiān)視。5）研究型無人機：研究型無人機主要用于特殊目的的研究，構(gòu)型尺寸各異，用于促進無人機整體領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展，一般不投入批量生產(chǎn)，如氣象探測無人機、技術(shù)驗證機等。

2無人機海洋測繪應(yīng)用的進展

2.1海洋遙感圖像的精校正

一般情況下，這一手段分為多項式校正和共線方程校正。前者能夠忽略拍攝時衛(wèi)星的空間姿態(tài)，對變形的圖像可以徑直進行校正。而要使校正的精度提升，必須在地面設(shè)置較多的限制點。后者則不能忽略衛(wèi)星拍攝時的空間姿態(tài)，或者由一些gcp反轉(zhuǎn)姿態(tài)參數(shù)來校正拍攝信息。以上兩種手段以及相應(yīng)的校正精度對gcp的依賴程度很高，而gcp對陸地控制點的需求不僅較多，而且要求這些點的分布要盡量均勻。如果局部控制點不足，或者地面控制點的分布不均勻，很多情況下不能要求修正精度，也有不能正確修正的情況。雖然可以在海岸設(shè)置控制點，但在海上很難找到合適的控制點，在分散的島礁上很難達到實用水平。傳統(tǒng)的遙感影像精確校正方法的局限性是，海洋遙感測繪沒有地面控制點，只能分布于海島上，所以這些點并不能保證均勻分布。所以，這一問題也是海洋測繪信息技術(shù)中需要解決的困難之一，急需相應(yīng)的解決手段。

2.2地形圖測繪

空中三角測量在地形圖設(shè)計過程中的應(yīng)用，需要利用少量外業(yè)實測的控制點對全部影像的外方位元素進行確定，在這個過程中主要利用航空攝影技術(shù)，不斷提高模型的精度以及測圖的精度。在實際測繪過程中，相關(guān)的研究人員利用采集的控制點結(jié)果對測區(qū)影像進行了處理，發(fā)現(xiàn)其成果精度在經(jīng)過空中三角測量加密處理過程以后，能夠滿足繪制1∶5000海島礁DEM的要求。這種方式還可以對地形復(fù)雜的海島海岸帶地區(qū)進行測繪，技術(shù)人員在這個過程中需要采用GNSS+IMU來輔助空中三角測量技術(shù)，這樣做的主要目的是減少對控制點的依賴，提高測繪的效果。

2.3 土壤質(zhì)量

灘涂土壤是海岸帶濕地的重要組成部分，因其發(fā)育不明顯以及理化性狀差，易受到鹽漬化和重金屬污染的破壞（王曉輝 等，2007;張祖陸和王琳，2007）。實時精準地獲取海岸帶灘涂土壤屬性信息，監(jiān)測灘涂土壤鹽漬化和重金屬污染的空間分布狀況，對于海岸帶生態(tài)環(huán)境的保護意義重大?；谄钚《嘶貧w、逐步多元線性回歸、支持向量機回歸以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等建模方法，研究者主要利用土壤高光譜數(shù)據(jù)對海岸帶灘涂土壤鹽度（Farifteh 等，2007;Weng 等，2008;Akramkhanov和Vlek，2012;李薇 等，2014）和重金屬含量（Shi 等，2014a）進行定量估測或空間制圖。海岸帶濕地植物的分布和生長均會受到灘涂土壤鹽度和重金屬污染的脅迫影響（Zinnert 等，2012;Shi 等，2014b），因此海岸帶植被光譜信息能夠間接指示土壤鹽度和重金屬污染狀況及其空間分布。植被高光譜一方面可以解決利用影像數(shù)據(jù)反演土壤屬性信息時所面臨的植被覆蓋問題，另一方面也可以避免土壤水分、表面粗糙度以及有機質(zhì)等因素對利用土壤光譜反演土壤鹽度和重金屬含量的影響（Zhang 等，2011）。研究表明，多種植被指數(shù)，如歸一化植被指數(shù)NDVI（Anne 等，2014）、光化學植被指數(shù)PRI（Naumann 等，2008;Zinnert 等，2012）、紅邊位置REP（Shi 等，2016）、土壤調(diào)整鹽度指數(shù)SASI（Zhang 等，2011）可以較為理想地指示土壤鹽度和重金屬等屬性含量。目前，研究者主要利用地面實測的高光譜數(shù)據(jù)監(jiān)測海岸帶灘涂土壤鹽度和重金屬等屬性信息，基于星載或機載高光譜影像的研究仍處于起步階段（Naumann 等，2008;Anne 等，2014），主要制約在于缺乏可用且廉價的覆蓋海岸帶地區(qū)的高光譜影像數(shù)據(jù)。隨著無人機高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展，基于高光譜影像的海岸帶土壤質(zhì)量研究及應(yīng)用將迎來更大的發(fā)展機遇。

結(jié)論

海洋測繪是海洋開發(fā)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。面對即將到來的海洋經(jīng)濟和未來軍事斗爭，我國將深入完善海洋測繪技術(shù)及方法，逐步加大對海洋重力磁力測量的力度。對于海岸線、深層沉積物測繪、海洋聲場測繪以及海洋內(nèi)波測繪進行大力的開發(fā)，做到對海洋地形的精密測量，確保測繪信息的精確性。毋庸置疑，海洋測繪信息處理技術(shù)在我國將得到進一步的完善和發(fā)展。

參考文獻：

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