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[摘 要]无人测量船是以无人船为载体，利用高精度CNSS接收机对平面位置进行定位，通过远距离无线遥控的方式，实时获取测区水下地形、地貌、水质和水文等信息。本文从简要介绍了无人测量船的组成与功能，并针对具体的实例，分析了无人船在水利工程中的具体应用。
[关键词]无人测量船；应用；功能；组成
中图分类号：G697 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0367-01
引言
在水利工程中，水下地形测量是一项十分重要的工作，它可以为河道疏浚、水库清淤、抗洪抢险以及水动力研究等提供数据基础。传统意义上的水下地形测量通常是采用船只、橡皮艇以及竹筏进行观测，这种方法只可以保证大范围水域测量船的安全，如果遇到浅水测量、水库、近海等水域，测量船就会存在无法靠近的问题，而无人测量船就可以很好的解决这一难题。无人测量船具有自主航行和手动遥控相互切换、自动躲避障碍物的功能，它不仅可以在浅滩和危险水域作业，而且还可以保证船只与人员的安全。
1 无人测量船的概述
1.1 无人测量船的组成
无人测量船系统主要包括岸基控制单元与测深船单元两个部分，一共包括七个子系统，分别为船体、船载主控、无线传输、岸基控制系统、推进、测量、电源。岸基控制单元主要利用无线电与测深船单元进行通讯。岸基控制单元由笔记本、通讯单元、CNSS-RTK基站等组成。利用控制软件，实现测深船控制功能，实时接收船体运行参数（坐标、航艏、纵摇、横摇）与水深数据，并图形化显示。而CNSS-RTK基站与流动站的通讯，与常规RTK工程测量一致，可选择电台模式与网络模式。
1.2 无人测量船的主要功能
无人测量船功能众多，具体包括如下几种：第一，无人测量船主要是通过无线电来遥控航行，并利用GPS进行定位布点，可以测量水温、水深、水流速、PH值以及进行水质采样；第二，利用无人船测量完成的数据通常都是存放于计算机中，以便于随时进行查询；第三，无人船一次出航可以连续测量8个采样点的流速，25个采样点的水温和PH值以及32个采样点水深的数据；第四，无人船可以快速获取湖泊水库与河流河道的相关信息，为环保部门和水利部门提供方便、快捷、多角度的监控信息；第五，利用无人船进行测量与水质采樣工作，可以有效避免涉水多带来的危险。
2 无人测量船在水利工程中的具体应用
2.1项目概述
受我区某河道管理处委托，我院对某河道水下地形进行了测量。本次需要测量水下地形面积约4.86km2，坐标系统采用江苏省独立坐标系，高程基准为1985国家高程基准（二期），采用Cass9.1地形地籍成图软件及南方方洲号无人船随机处理软件等。本项目采用的无人测量船是集成化三体船型，船长1.8m，宽1.1m，吃水0.2m，遥控距离超过2km，在2m/s状态下航行，续航时间可以达到6小时，续航里程可达到30km。川航平稳，可以抗5级风，3级浪，船体为流线型，可减小阻力。船体材料为高强度玻璃材质，船体轻、耐碰撞，螺旋桨与船体齐平设计，适应潜水区域，并且可以自由选择多种声、光、电磁高精度传感设备。
2.2 施测步骤
本项目采用无人船对水深及水下地形情况进行测量，具体的测量步骤如下：第一，在进行水下地形测量时，应确保测量环境低于6级风力，测量方法采用的是断面法，即先利用测深仪随机导航软件，对断面计划线进行合理的布置，断面计划线应根据河道的具体情况来进行布置，并保持计划线与水流方向垂直，断面间距约为20m；第二，在进行测量的过程中，要尽可能使无人船直线、匀速航行，在变换测线时，转弯要尽量慢，在转向或变速时，要及时进行定位，另外，航向变化不应大于5°/min，实际航线与计划航线的偏距不应大于测线偏距的25%；在测量时应使测量船前后左右变动幅度尽可能小，在遇到一些特殊情况时要停止作业，如浪高超过0.6m或由于风浪的原因使探测仪记录的回声线波形起伏较大时；第三，在作业之前，要对定位设备的时间进行校对，然后就可以启动测量软件，将坐标系统与投影参数设置好，然后设置遥控和采集偏航及走线，测线间距编辑为图上10cm，把计算机的端口与测深仪相连进行通讯连接，连接CLASS准备就绪后开始测量，开启无人船的自动巡航模式使船进入需要测量的水域，进行测点定位和测深，作业过程中可根据软件的实时信息显示功能显示轨迹图和地形图，使无人船始终沿着主测线方向航行，按同样的方法施测其他测线；第四，在作业过程中，有可能漏测水下地形最深点和最浅点等特征点，因为是操作软件按事先设定好的测点间距进行测点定位和测深的，因此在整理内业时，根据测深仪测深记录上的模拟记录信号，在原始记录的每秒数据中提取特征点的水深和三维坐标数据。
2.3 数据处理与绘图
利用无人船测量得到的数据要进行编辑与校正，然后再用专业测量软件来计算数据，并对水位进行改正。另外，按照日期和类型，对测绘资料进行编排，如果是电子原始文件，还要进行打印备份处理，如果是手薄，要进行进一步的整理与校正。本项目采用南方Cass9.1软件来绘制水下地形图，等深线间距为0.5m。地形图按标准分幅，大小为50cm×50cm，共计图幅124幅。所有地形地物符号均按《水运工程测量规范》及《1：500，1：1000，1：2000地形图图式》中的相关规定进行绘制，技术报告则采用office2007编辑完成。图1为分成设色的部分水下地形图（单波速数据）。
结束语
综上所述，无人测量船具有诸多的优势，它的应用不仅可以解决传统测量中的难题，还能够保证人员与船只的安全，使测量工作更加高效。本文针对具体的实例，对无人测量船在水下地形测量中的具体应用进行了分析，希望可以对日后的测量工作有所帮助。
参考文献
[1] 胡黎霞，陈麒.无人船在水下地形测量中的应用与探讨[J].资源信息与工程，2017，3203：135-136.
[2] 陈良周，陈丽丽.智能无人测量船在河道水下地形测量中的应用研究[J].智能城市，2017，306：199-200.
[关键词]无人测量船；应用；功能；组成
中图分类号：G697 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0367-01
引言
在水利工程中，水下地形测量是一项十分重要的工作，它可以为河道疏浚、水库清淤、抗洪抢险以及水动力研究等提供数据基础。传统意义上的水下地形测量通常是采用船只、橡皮艇以及竹筏进行观测，这种方法只可以保证大范围水域测量船的安全，如果遇到浅水测量、水库、近海等水域，测量船就会存在无法靠近的问题，而无人测量船就可以很好的解决这一难题。无人测量船具有自主航行和手动遥控相互切换、自动躲避障碍物的功能，它不仅可以在浅滩和危险水域作业，而且还可以保证船只与人员的安全。
1 无人测量船的概述
1.1 无人测量船的组成
无人测量船系统主要包括岸基控制单元与测深船单元两个部分，一共包括七个子系统，分别为船体、船载主控、无线传输、岸基控制系统、推进、测量、电源。岸基控制单元主要利用无线电与测深船单元进行通讯。岸基控制单元由笔记本、通讯单元、CNSS-RTK基站等组成。利用控制软件，实现测深船控制功能，实时接收船体运行参数（坐标、航艏、纵摇、横摇）与水深数据，并图形化显示。而CNSS-RTK基站与流动站的通讯，与常规RTK工程测量一致，可选择电台模式与网络模式。
1.2 无人测量船的主要功能
无人测量船功能众多，具体包括如下几种：第一，无人测量船主要是通过无线电来遥控航行，并利用GPS进行定位布点，可以测量水温、水深、水流速、PH值以及进行水质采样；第二，利用无人船测量完成的数据通常都是存放于计算机中，以便于随时进行查询；第三，无人船一次出航可以连续测量8个采样点的流速，25个采样点的水温和PH值以及32个采样点水深的数据；第四，无人船可以快速获取湖泊水库与河流河道的相关信息，为环保部门和水利部门提供方便、快捷、多角度的监控信息；第五，利用无人船进行测量与水质采樣工作，可以有效避免涉水多带来的危险。
2 无人测量船在水利工程中的具体应用
2.1项目概述
受我区某河道管理处委托，我院对某河道水下地形进行了测量。本次需要测量水下地形面积约4.86km2，坐标系统采用江苏省独立坐标系，高程基准为1985国家高程基准（二期），采用Cass9.1地形地籍成图软件及南方方洲号无人船随机处理软件等。本项目采用的无人测量船是集成化三体船型，船长1.8m，宽1.1m，吃水0.2m，遥控距离超过2km，在2m/s状态下航行，续航时间可以达到6小时，续航里程可达到30km。川航平稳，可以抗5级风，3级浪，船体为流线型，可减小阻力。船体材料为高强度玻璃材质，船体轻、耐碰撞，螺旋桨与船体齐平设计，适应潜水区域，并且可以自由选择多种声、光、电磁高精度传感设备。
2.2 施测步骤
本项目采用无人船对水深及水下地形情况进行测量，具体的测量步骤如下：第一，在进行水下地形测量时，应确保测量环境低于6级风力，测量方法采用的是断面法，即先利用测深仪随机导航软件，对断面计划线进行合理的布置，断面计划线应根据河道的具体情况来进行布置，并保持计划线与水流方向垂直，断面间距约为20m；第二，在进行测量的过程中，要尽可能使无人船直线、匀速航行，在变换测线时，转弯要尽量慢，在转向或变速时，要及时进行定位，另外，航向变化不应大于5°/min，实际航线与计划航线的偏距不应大于测线偏距的25%；在测量时应使测量船前后左右变动幅度尽可能小，在遇到一些特殊情况时要停止作业，如浪高超过0.6m或由于风浪的原因使探测仪记录的回声线波形起伏较大时；第三，在作业之前，要对定位设备的时间进行校对，然后就可以启动测量软件，将坐标系统与投影参数设置好，然后设置遥控和采集偏航及走线，测线间距编辑为图上10cm，把计算机的端口与测深仪相连进行通讯连接，连接CLASS准备就绪后开始测量，开启无人船的自动巡航模式使船进入需要测量的水域，进行测点定位和测深，作业过程中可根据软件的实时信息显示功能显示轨迹图和地形图，使无人船始终沿着主测线方向航行，按同样的方法施测其他测线；第四，在作业过程中，有可能漏测水下地形最深点和最浅点等特征点，因为是操作软件按事先设定好的测点间距进行测点定位和测深的，因此在整理内业时，根据测深仪测深记录上的模拟记录信号，在原始记录的每秒数据中提取特征点的水深和三维坐标数据。
2.3 数据处理与绘图
利用无人船测量得到的数据要进行编辑与校正，然后再用专业测量软件来计算数据，并对水位进行改正。另外，按照日期和类型，对测绘资料进行编排，如果是电子原始文件，还要进行打印备份处理，如果是手薄，要进行进一步的整理与校正。本项目采用南方Cass9.1软件来绘制水下地形图，等深线间距为0.5m。地形图按标准分幅，大小为50cm×50cm，共计图幅124幅。所有地形地物符号均按《水运工程测量规范》及《1：500，1：1000，1：2000地形图图式》中的相关规定进行绘制，技术报告则采用office2007编辑完成。图1为分成设色的部分水下地形图（单波速数据）。
结束语
综上所述，无人测量船具有诸多的优势，它的应用不仅可以解决传统测量中的难题，还能够保证人员与船只的安全，使测量工作更加高效。本文针对具体的实例，对无人测量船在水下地形测量中的具体应用进行了分析，希望可以对日后的测量工作有所帮助。
参考文献
[1] 胡黎霞，陈麒.无人船在水下地形测量中的应用与探讨[J].资源信息与工程，2017，3203：135-136.
[2] 陈良周，陈丽丽.智能无人测量船在河道水下地形测量中的应用研究[J].智能城市，2017，306：199-200.