無人船測量系統(tǒng)在河道水下地形測量中的應(yīng)用

李松勤

深圳市水務(wù)工程檢測有限公司，廣東 深圳 518000

當(dāng)前，水下資源被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的程度相對較低。為了更好地推動社會的發(fā)展，有必要加強(qiáng)對水下地形的勘探工作，所得勘測結(jié)果可以為水電資源開發(fā)、抗洪搶險等工作奠定基礎(chǔ)。為此，施工人員應(yīng)更新理念，不斷應(yīng)用新技術(shù)，完善智能無人船測量系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)。

1 無人船測量系統(tǒng)的基本特點(diǎn)和應(yīng)用情況

1.1 基本特點(diǎn)

目前，在進(jìn)行水下地形測量時，常常會應(yīng)用到無人測量船，這是現(xiàn)代社會高科技發(fā)展和信息化水平提升的結(jié)果，并且隨著實(shí)際需求的變化，無人測量船技術(shù)水平不斷提升。無人測量船不但成本較低，而且安全性能較高，能夠降低安全事故發(fā)生的概率，同時測量船的靈活性高，體積較小，能夠放置高精度傳感器、通信設(shè)備等相關(guān)設(shè)備，具有便攜的優(yōu)勢，能夠及時、有效地獲取所需要的信息，從而確保整體作業(yè)的全面性等。無人船測量系統(tǒng)適用性強(qiáng)，不僅能在各種類型的水域進(jìn)行作業(yè)，還能避免碰撞障礙物，更加智能化和靈便性。在某些環(huán)境條件較復(fù)雜的水域，利用智能無人測量船能夠提高工作效率，且能夠更加有針對性地應(yīng)對水深、拐彎多的水域。此外，智能無人測量船配備的專業(yè)測深模塊具有精準(zhǔn)性強(qiáng)、專業(yè)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，無論是淺水域還是深水域，都不會對其產(chǎn)生影響，反而能夠發(fā)揮其自身優(yōu)勢，獲取更加準(zhǔn)確、全面的信息數(shù)據(jù)。同時，利用人工操作或者遙感控制技術(shù)等，可以實(shí)現(xiàn)對水下地形測量工作的有效管理，避免出現(xiàn)測量時完全機(jī)械化的情況，從而確保測量數(shù)據(jù)符合實(shí)際需求。

1.2 應(yīng)用情況

（1）岸基礎(chǔ)控制系統(tǒng)單元。岸基礎(chǔ)控制系統(tǒng)單元的組成部分包括基礎(chǔ)性通信控制系統(tǒng)、PC機(jī)、基站等，是無人測量船的核心部分，當(dāng)智能無人測量船進(jìn)行作業(yè)時，通過相關(guān)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)信息數(shù)據(jù)的溝通和共享，從而確保數(shù)據(jù)及時被傳輸和接收。

（2）探測船。探測船的結(jié)構(gòu)包括船載主控系統(tǒng)、基礎(chǔ)電源、推進(jìn)器、測量控制器、無線傳輸系統(tǒng)及船體等，在面對不同的水域時，探測船的船體可據(jù)此進(jìn)行有針對性的設(shè)計，包括材質(zhì)、船體重量等。在設(shè)計船體系統(tǒng)時，可通過多種手段不斷提高水下地形測量的精準(zhǔn)度，包括對測深系統(tǒng)、側(cè)掃聲吶系統(tǒng)等的實(shí)際應(yīng)用，從而確保探測船能夠完成預(yù)定任務(wù)。

2 智能無人測量船在河道水下地形測量中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 合理選擇無人測量船型號

在對某一河道進(jìn)行水下地形測量時，可利用船體寬度為1.1m，總長度1.8m，吃水程度為0.2m的集成化三體船型，這種無人船測量的遙控距離可達(dá)2km，航行速度為2m/h。這種條件的無人測量船通常能連續(xù)工作6h，當(dāng)其在平穩(wěn)的海上航行時，能夠抵擋三級海浪、五級海風(fēng)的情況。該無人測量船的原材料一般為強(qiáng)度高、重量輕的玻璃鋼，當(dāng)與外部環(huán)境發(fā)生碰撞時，其所受的影響較小。在安裝船體系統(tǒng)時，采用CCD相機(jī)、側(cè)掃聲吶系統(tǒng)等，利用機(jī)器人智能系統(tǒng)對其進(jìn)行控制，能使其在不同環(huán)境下及時獲得相關(guān)信號、定位，從而保證符合安全運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 建立實(shí)地勘探和遙感影像參數(shù)體系

智能無人測量船的操作人員應(yīng)當(dāng)提高對相關(guān)技術(shù)的重視程度，結(jié)合具體需求和設(shè)備的運(yùn)行情況，搭建更完備的實(shí)地勘探、遙感影像參數(shù)體系，并且要按照操作情況，明確斷面基礎(chǔ)間距，在河道出現(xiàn)大拐彎時，需要設(shè)置相關(guān)的斷面結(jié)構(gòu)，這個間距應(yīng)當(dāng)保持在50m的范圍內(nèi)，并根據(jù)相關(guān)規(guī)則要求，確定斷面的數(shù)量、參數(shù)等信息。

2.3 有效處理岸基系統(tǒng)基站位置

為了保證智能無人測量船的應(yīng)用效果，需要在保證其能夠及時連接控制單元的前提下，不斷明確岸基系統(tǒng)的基站位置，從而實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)挠行浴Ｍ瑫r，需要設(shè)定一個基站管理位置，最好設(shè)定在無人測量船和基站之間，從而確保操作人員能夠及時進(jìn)行信息傳輸，并據(jù)此得到相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)果，因此在對河道水下地形進(jìn)行測量時，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注無人測量船具體元件方面的內(nèi)容。

2.4 搭建智能化工作平臺

通過搭建智能化工作平臺，能夠及時應(yīng)對測量工作中可能出現(xiàn)的情況，從而確保任務(wù)順利完成。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資料的共享，有必要在基站操作人員以及無人船之間暢通溝通機(jī)制，從而保證數(shù)據(jù)的有效傳輸，同時可利用對講機(jī)進(jìn)行溝通和交流。在實(shí)際作業(yè)時，可能會受到多種因素的影響，一旦出現(xiàn)自動航線測量工作無法順利進(jìn)行的情況，需要通過手動遙控的方式對水域進(jìn)行測量，從而完成相關(guān)作業(yè)。

2.5 開展水下地形測量

為了確保無人測量船根據(jù)預(yù)設(shè)目標(biāo)進(jìn)入特定區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，可事先通過對GNSS設(shè)備的連接完成測點(diǎn)、測深等任務(wù)。需要事先標(biāo)明檢查線、主測深線的位置，檢查線需要構(gòu)筑在河道上，保證其長度超過主測深線，并且位置與其垂直。在無人測量船進(jìn)行作業(yè)時，要確保主測深線、檢查線交叉位置高度差保持在一定范圍內(nèi)，通常不能超過0.2m的標(biāo)準(zhǔn)值。在測量水下地形時，應(yīng)當(dāng)明確當(dāng)天的風(fēng)力情況，盡量在六級風(fēng)力之下進(jìn)行作業(yè)。相關(guān)工作人員可利用設(shè)備對河面、水流等進(jìn)行測量，并且要保證事先設(shè)置的計劃線與水流保持垂直。另外，在無人測量船進(jìn)行作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)保證船只的速度、方向等，對船只進(jìn)行精準(zhǔn)定位，使其保持勻速作業(yè)，防止出現(xiàn)過多擺動的情況。同時，應(yīng)當(dāng)控制好風(fēng)浪的大小，盡量降低風(fēng)浪過大的影響。如果風(fēng)浪太大，可利用探測儀的反映進(jìn)行控制，從而提高水下地形測量工作的精準(zhǔn)性。在無人測量船進(jìn)行水下地形作業(yè)時，相關(guān)工作人員不僅需要做好資料整理工作，還要對探測設(shè)備的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理，從而確保測量結(jié)果的有效性。

2.6 處理水下地形測量數(shù)據(jù)和繪圖

在無人船測量系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，應(yīng)關(guān)注水位是否合理。應(yīng)借助相關(guān)軟件，做好校正后數(shù)據(jù)的分析工作，從而在確保計算結(jié)果有效的前提下，對相關(guān)資料進(jìn)行梳理和歸納。對測量資料進(jìn)行分類時，應(yīng)當(dāng)做好前后對比工作，尤其是對清污前后水下地形情況的比對，并根據(jù)相關(guān)圖紙信息，收集無人測量船的實(shí)際數(shù)據(jù)和結(jié)果，從而確保后期工作按照預(yù)定計劃完成，保證測量結(jié)果的科學(xué)性和合理性。

3 優(yōu)化無人船測量系統(tǒng)應(yīng)用成效的具體策略

3.1 優(yōu)化和升級技術(shù)控制體系

技術(shù)人員應(yīng)注重提高智能無人測量船的工作效率，確保整體工作的實(shí)際效果，并不斷對技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和升級，尤其是無人測量船的避障能力，這是保證無人測量船適用各種環(huán)境，確保其工作效率的有效路徑。同時，應(yīng)當(dāng)考慮到無人測量船可能會出現(xiàn)視線干擾問題，尤其是在進(jìn)行水下地形測量作業(yè)時，為此應(yīng)當(dāng)加大對探索原件的應(yīng)用，從而避免在作業(yè)時發(fā)生碰撞，減少后續(xù)工作的安全隱患。

3.2 優(yōu)化岸基系統(tǒng)

優(yōu)化岸基系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與智能無人測量船的信息交換，從而達(dá)到對整個測量工作的整合和管理，因此應(yīng)高度重視優(yōu)化岸基系統(tǒng)的有效應(yīng)用，不斷提高其操作水平，從而在保證河道斷面信息全面、有效、科學(xué)的前提下，實(shí)現(xiàn)對信息的采集。與此同時，應(yīng)做好相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸工作，及時記錄、分析傳輸過程中可能出現(xiàn)的新情況和新問題，并及時解決，從而使測量工作順利完成。

3.3 優(yōu)化視頻傳輸模塊

操作人員可利用設(shè)備上的攝像頭獲取信息，需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容是視頻模塊的全面性。為此，操作人員需要從有效分析信息這一角度出發(fā)，做好備份工作，并利用攝像頭進(jìn)行記錄，從而完善相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對信息的分析和采集。此外，應(yīng)合理利用超聲波技術(shù)，以準(zhǔn)確算出船體與障礙物之間的間隔，從而避免發(fā)生碰撞而造成財產(chǎn)損失等。

4 結(jié)束語

智能無人測量船的應(yīng)用可顯著提高水下地形測量工作的成效，相關(guān)人員要認(rèn)識到無人船測量系統(tǒng)的優(yōu)勢，并關(guān)注其應(yīng)用效果的影響因素，從整體出發(fā)，采取多種措施，不斷完善無人船測量技術(shù)的細(xì)節(jié)，提高其應(yīng)用成效。同時，應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)智能無人船測量系統(tǒng)，為相關(guān)測量工作的可持續(xù)發(fā)展提供支撐。