无人测量船在水下地形测量中的应用前景

无人测量船在水下地形测量中的应用前景

蓝剑

武汉华测卫星技术有限公司 湖北省武汉市 430000

摘要：随着无人测量船的快速发展，在海洋工程领域，尤其是水下地形测量方面的应用也越来越广泛，并逐渐成为水下地形测量不可或缺的一部分。无人船作为一种新型的、多功能、智能化的测量仪器，可以对大面积的海域进行实时、快速、准确地测量，同时可以实现对目标区域内不同类型、不同分辨率数据的采集。本文旨在深入探讨无人测量船的技术优势，分析水下地形测量中无人测量船的应用，并对其未来发展前景进行了探索。希望通过本文的介绍，可以为相关领域提供一些有价值的参考。

关键词：无人测量船；水下地形测量；应用前景

1.无人测量船的优势

1.1安全性高

相对于传统的水下地形测量，无人船最大的特点是能够在水面上实现无人操作。测量期间，可以在室内设定仪器参数，也可以通过内部联网，户外工作就是运输船只，安装天线，远程控制船只，从本质上消除水上工作中出现的安全问题，同时也保障了勘测工作人员的生命财产。

1.2环保可靠性好

无人测量船突破了操作负荷的约束，从而使其动力和船体都实现了轻量化。其利用蓄电池电力带动泵推马达，推进碳纤外壳，从而有效地解决了常规船只燃油泄漏和船体腐蚀对水域造成的环境污染等问题[1]。该方法适用于环境保护指标高的水体监测，如在水源地的水下检测等。另外，水上测量环保化也顺应了环境保护的大趋势，是水上测量技术发展的一个重要方向。

1.3作业高效迅速

测试项目使用的无人船，其航速为6米/秒，续航时间为4个小时，配备备用电池，可完全支持全天作业。另外，由于其尺寸小巧，携带方便，可以减少手术前的预备工作；此外，它吃水较浅，可以快速到达普通船只无法到达的特定水域，大大提高了作业效率。

1.4智能化水平高

新型的无人测量船在4G网络通信的助力下，可以在地图上实施精准的操作。通过设置各测点与路径的间距，采用专用的程序，实现了船舶导航中的路径规划和规避，这一创新举措不仅大大节约了时间和劳动力，还具备高度的智能性。

2.水下地形测量中无人测量船的应用

2.1水下地形测量

海床地貌是海洋勘探、港口建设和石油管道探测的重要基础数据，无人机遥感在获取海床地貌方面有着得天独厚的优势。无人机可以轻松地获取高分辨率的图像和视频，使得研究人员能够更加准确地了解海底地形的情况。同时，无人机遥感还可以提供实时的数据和图像，使得港口建设者和石油管道探测者能够更加及时地了解海底地形的情况，从而更好地进行规划和建设。

在GNSS和SAR的帮助下，无人艇可以获得水深数据和地形的3D雷达图，从而对海底的地形有一个更为直观的认识。GNSS和SAR技术的发展，使得无人艇可以更加准确地获取海底地形的数据，并且可以实时地传输给研究人员和分析人员，从而更好地了解海底地形的情况。通过对图像的处理和分析，可以对海底石油管道、缆线等进行检测，为石油和电缆项目的安全输送提供数据保障。通过对图像的处理和分析，研究人员可以更加准确地了解海底地形的情况，并且可以及时地发现海底石油管道、缆线等存在的问题，从而更好地保障石油和电缆项目的安全输送。

2.2布置检查线

在水下地形测量中，无人测量船在工作期间，必须事先在工作地点建造检查线，使之与主测深线相平行，且其长度应超出主测深线，并检验主测深线和检查线相交处的高程差异，通常两者之间的高程偏差不得大于0.2米[2]。为此，必须按照相关的海底地籍测绘规程，对无人测绘船舶进行精确定位，并尽可能把其定位误差限制在规定的限度之内，以确保测绘工作的效率，从而充分利用无人测量船的优势。

2.3数据收集

在实施勘测任务之前，必须进行严谨的航线规划工作。航线的设置通常采用两种策略。一种是预先规划和设计测线，然后将其直接输入到无人船的控制计算机端。这种方法相对简单，但如果不能根据实际的测量条件进行灵活地布置，可能会导致测线过短或过长，从而对测量结果产生负面影响。另一种方法是现场根据实际的地形情况布设测线，虽然这种方法较为繁琐，但能确保测线布置在特定的区域，从而确保测量精度。在完成航线布置后，需要仔细检查船上各种仪器的连接情况。在确认所有仪器都已正确连接后，可以通过电脑或远程控制设备来采集数据。这个过程需要精确控制无人船和各种仪器，以确保数据的准确性和可靠性。在采集完数据后，还需要对数据进行处理和分析，以便更好地了解勘测区域的情况。正确的航线规划能够确保测量结果的准确性和可靠性[3]。在实际操作中，要根据实际情况选择合适的布线方法，并仔细检查仪器的连接情况。只有这样，才能更好地进行勘测工作，为后续的数据处理和分析提供有力的支持。

2.4数据处理

将收集到的水下数据导入系统，以完成水下数据的采集和取样。这一过程至关重要，因为它为后续所有工作奠定了基础。通过运用自动化的方法，可以对已有的伪深度数据进行更为快速且准确的分析，从而获得深度数据。此外，将不存在的深度数据进行组合，有助于我们更好地理解水下的地形与环境。每次调光后，都需要进行手动调光。这可能是由于水底鱼类的反射，也可能是由于水底介质的折射而产生的错觉。为确保日后绘图的准确度，需要进行适当调整。这需要相关人员细致观察与判断，从而做出正确的调整。在此基础上，对已处理的海底数据进行了综合修正，实现了深度修正。这一步骤是为了确保数据的准确性和一致性，以便后续的绘图和分析工作能够更为精确地进行。修正的过程需要考虑多种因素，包括水底的反射、折射、温度变化等等，以确保获得更为准确的数据。

3.无人测量船在水下地形测量中的应用前景

3.1标准化与模块化发展

为提升无人测量船的总体质量和综合性能，保障无人测量船运行和操控的便利性，减小无人测量船的运营风险，缩短无人测量船研发周期和研发成本，提升无人测量船与相邻无人测量船的协作能力，促进无人测量船的规范化发展，实现各船只系统间精准对接。无人测量船的标准化发展需要提出一系列有关软件标准接口、数据格式等方面的概念。这些标准化要求不仅涉及无人测量船的研制过程，还对水下地形测量作业的整体性能有着至关重要的影响。通过分模块进行布局，可以进一步提高无人测量船在水下地形测量中的作业能力及整体性能。

3.2智能化发展

无人测量船在进行水下地形测量时，其最大的优势在于能够独立完成测量作业，无须依赖其他设备或人员[4]。这种独立自主的特性使得无人测量船在某些情况下具有更高的灵活性和自主性，能够更好地适应各种复杂的作业环境。为了充分发挥无人测量船的这一优势，提高其在未来水下地形测量中的竞争力，必须不断提升其自主能力、智能化水平。这需要研究及应用先进的传感器、控制系统和数据分析技术，使无人测量船能够更加精准、高效地完成测量任务。

结语

综上所述，无人测量船在水下地形测量中的应用具有巨大的潜力和广阔的前景。我们应该进一步加大投入力度，推动相关技术的研发和应用，为人类更好地利用和保护海洋资源做出更大的贡献。

参考文献

[1] 王仕华. 智能无人测量船在河道水下地形测量中的应用效果评价[J]. 房地产导刊,2020(18):247,204.

[2] 陈科. 智能无人测量船在河道水下地形测量中的应用[J]. 黑龙江水利科技,2018,46(6):167-168.

[3] 许新海. 智能无人测量船在水下地形测绘中的应用[J]. 安徽地质,2023,33(1):87-90.

[4] 程焕信,严文风,褚玉强,等. 无人测量船在水库水下地形测量中的应用[J]. 商品与质量,2020(26):191.