论文部分内容阅读
摘要：在科学技术不断发展的背景下，无人机在我国各个行业的发展过程中得到了一定的应用。它作为一种先进的设备，主要是利用通信技术和遥感技术等来实现自动化，对相关的空间信息进行整合。在海洋测绘中应用无人机，能够通过获取精准的数据信息，有效完成测绘工作，加强对海洋的监测。
关键词：无人机;海洋测绘;应用
1无人机系统分类
无人机系统分类见表1。1）中高空长航时无人机：高空长航时和中空长航时无人机系统任务较为相似，并开始逐渐装备武器，主要由固定基地起飞，是目前军事领域的主力机型。而战术无人机尺寸较小，系统也较简单。2）迷你型无人机：迷你型无人机尺寸通常小于15cm，但不包括微型无人机。可以手持发射，主要用于战场机动部队，尤其在民用方面用途广泛。3）微型无人机：微型无人机最早定义为翼展不超过150mm的无人机，但现已经放宽要求。其主要用于在城市环境下的操作，尤其是建筑内的飞行。其飞行速度较低，能够悬停并停留在某處，例如能够紧贴墙壁或门柱。为了满足这一要求，许多传统构形设计已经被打破，各类型的无人机均已产生。微型无人机一般可手持发射，其机翼载荷很小，对大气扰动很敏感，强度低且整体脆弱。4）毫米级无人机：毫米级无人机尺寸大小与无花果差不多，多集群使用，经常用于雷达干扰和诱饵。如果摄像机、发动机和控制系统的体积可做得足够小，则可用于超短距离监视。5）研究型无人机：研究型无人机主要用于特殊目的的研究，构型尺寸各异，用于促进无人机整体领域技术发展，一般不投入批量生产，如气象探测无人机、技术验证机等。
2无人机海洋测绘应用的进展
2.1海洋遥感图像的精校正
一般情况下，这一手段分为多项式校正和共线方程校正。前者能够忽略拍摄时卫星的空间姿态，对变形的图像可以径直进行校正。而要使校正的精度提升，必须在地面设置较多的限制点。后者则不能忽略卫星拍摄时的空间姿态，或者由一些gcp反转姿态参数来校正拍摄信息。以上两种手段以及相应的校正精度对gcp的依赖程度很高，而gcp对陆地控制点的需求不仅较多，而且要求这些点的分布要尽量均匀。如果局部控制点不足，或者地面控制点的分布不均匀，很多情况下不能要求修正精度，也有不能正确修正的情况。虽然可以在海岸设置控制点，但在海上很难找到合适的控制点，在分散的岛礁上很难达到实用水平。传统的遥感影像精确校正方法的局限性是，海洋遥感测绘没有地面控制点，只能分布于海岛上，所以这些点并不能保证均匀分布。所以，这一问题也是海洋测绘信息技术中需要解决的困难之一，急需相应的解决手段。
2.2地形图测绘
空中三角测量在地形图设计过程中的应用，需要利用少量外业实测的控制点对全部影像的外方位元素进行确定，在这个过程中主要利用航空摄影技术，不断提高模型的精度以及测图的精度。在实际测绘过程中，相关的研究人员利用采集的控制点结果对测区影像进行了处理，发现其成果精度在经过空中三角测量加密处理过程以后，能够满足绘制1∶5000海岛礁DEM的要求。这种方式还可以对地形复杂的海岛海岸带地区进行测绘，技术人员在这个过程中需要采用GNSS+IMU来辅助空中三角测量技术，这样做的主要目的是减少对控制点的依赖，提高测绘的效果。
2.3 土壤质量
滩涂土壤是海岸带湿地的重要组成部分，因其发育不明显以及理化性状差，易受到盐渍化和重金属污染的破坏（王晓辉 等，2007;张祖陆和王琳，2007）。实时精准地获取海岸带滩涂土壤属性信息，监测滩涂土壤盐渍化和重金属污染的空间分布状况，对于海岸带生态环境的保护意义重大。基于偏最小二乘回归、逐步多元线性回归、支持向量机回归以及人工神经网络等建模方法，研究者主要利用土壤高光谱数据对海岸带滩涂土壤盐度（Farifteh 等，2007;Weng 等，2008;Akramkhanov和Vlek，2012;李薇 等，2014）和重金属含量（Shi 等，2014a）进行定量估测或空间制图。海岸带湿地植物的分布和生长均会受到滩涂土壤盐度和重金属污染的胁迫影响（Zinnert 等，2012;Shi 等，2014b），因此海岸带植被光谱信息能够间接指示土壤盐度和重金属污染状况及其空间分布。植被高光谱一方面可以解决利用影像数据反演土壤属性信息时所面临的植被覆盖问题，另一方面也可以避免土壤水分、表面粗糙度以及有机质等因素对利用土壤光谱反演土壤盐度和重金属含量的影响（Zhang 等，2011）。研究表明，多种植被指数，如归一化植被指数NDVI（Anne 等，2014）、光化学植被指数PRI（Naumann 等，2008;Zinnert 等，2012）、红边位置REP（Shi 等，2016）、土壤调整盐度指数SASI（Zhang 等，2011）可以较为理想地指示土壤盐度和重金属等属性含量。目前，研究者主要利用地面实测的高光谱数据监测海岸带滩涂土壤盐度和重金属等属性信息，基于星载或机载高光谱影像的研究仍处于起步阶段（Naumann 等，2008;Anne 等，2014），主要制约在于缺乏可用且廉价的覆盖海岸带地区的高光谱影像数据。随着无人机高光谱遥感技术的发展，基于高光谱影像的海岸带土壤质量研究及应用将迎来更大的发展机遇。
结论
海洋测绘是海洋开发的基础和先导。面对即将到来的海洋经济和未来军事斗争，我国将深入完善海洋测绘技术及方法，逐步加大对海洋重力磁力测量的力度。对于海岸线、深层沉积物测绘、海洋声场测绘以及海洋内波测绘进行大力的开发，做到对海洋地形的精密测量，确保测绘信息的精确性。毋庸置疑，海洋测绘信息处理技术在我国将得到进一步的完善和发展。
参考文献：
[1]宁津生，张祖勋，祝国瑞，等.高新技术与测绘学科发展[D].中国测绘学科发展蓝皮书，2020.
[2]翟国君，黄谟涛，欧阳永忠，等.海洋测绘的现状与发展[J].测绘通报，2020（6）.
关键词：无人机;海洋测绘;应用
1无人机系统分类
无人机系统分类见表1。1）中高空长航时无人机：高空长航时和中空长航时无人机系统任务较为相似，并开始逐渐装备武器，主要由固定基地起飞，是目前军事领域的主力机型。而战术无人机尺寸较小，系统也较简单。2）迷你型无人机：迷你型无人机尺寸通常小于15cm，但不包括微型无人机。可以手持发射，主要用于战场机动部队，尤其在民用方面用途广泛。3）微型无人机：微型无人机最早定义为翼展不超过150mm的无人机，但现已经放宽要求。其主要用于在城市环境下的操作，尤其是建筑内的飞行。其飞行速度较低，能够悬停并停留在某處，例如能够紧贴墙壁或门柱。为了满足这一要求，许多传统构形设计已经被打破，各类型的无人机均已产生。微型无人机一般可手持发射，其机翼载荷很小，对大气扰动很敏感，强度低且整体脆弱。4）毫米级无人机：毫米级无人机尺寸大小与无花果差不多，多集群使用，经常用于雷达干扰和诱饵。如果摄像机、发动机和控制系统的体积可做得足够小，则可用于超短距离监视。5）研究型无人机：研究型无人机主要用于特殊目的的研究，构型尺寸各异，用于促进无人机整体领域技术发展，一般不投入批量生产，如气象探测无人机、技术验证机等。
2无人机海洋测绘应用的进展
2.1海洋遥感图像的精校正
一般情况下，这一手段分为多项式校正和共线方程校正。前者能够忽略拍摄时卫星的空间姿态，对变形的图像可以径直进行校正。而要使校正的精度提升，必须在地面设置较多的限制点。后者则不能忽略卫星拍摄时的空间姿态，或者由一些gcp反转姿态参数来校正拍摄信息。以上两种手段以及相应的校正精度对gcp的依赖程度很高，而gcp对陆地控制点的需求不仅较多，而且要求这些点的分布要尽量均匀。如果局部控制点不足，或者地面控制点的分布不均匀，很多情况下不能要求修正精度，也有不能正确修正的情况。虽然可以在海岸设置控制点，但在海上很难找到合适的控制点，在分散的岛礁上很难达到实用水平。传统的遥感影像精确校正方法的局限性是，海洋遥感测绘没有地面控制点，只能分布于海岛上，所以这些点并不能保证均匀分布。所以，这一问题也是海洋测绘信息技术中需要解决的困难之一，急需相应的解决手段。
2.2地形图测绘
空中三角测量在地形图设计过程中的应用，需要利用少量外业实测的控制点对全部影像的外方位元素进行确定，在这个过程中主要利用航空摄影技术，不断提高模型的精度以及测图的精度。在实际测绘过程中，相关的研究人员利用采集的控制点结果对测区影像进行了处理，发现其成果精度在经过空中三角测量加密处理过程以后，能够满足绘制1∶5000海岛礁DEM的要求。这种方式还可以对地形复杂的海岛海岸带地区进行测绘，技术人员在这个过程中需要采用GNSS+IMU来辅助空中三角测量技术，这样做的主要目的是减少对控制点的依赖，提高测绘的效果。
2.3 土壤质量
滩涂土壤是海岸带湿地的重要组成部分，因其发育不明显以及理化性状差，易受到盐渍化和重金属污染的破坏（王晓辉 等，2007;张祖陆和王琳，2007）。实时精准地获取海岸带滩涂土壤属性信息，监测滩涂土壤盐渍化和重金属污染的空间分布状况，对于海岸带生态环境的保护意义重大。基于偏最小二乘回归、逐步多元线性回归、支持向量机回归以及人工神经网络等建模方法，研究者主要利用土壤高光谱数据对海岸带滩涂土壤盐度（Farifteh 等，2007;Weng 等，2008;Akramkhanov和Vlek，2012;李薇 等，2014）和重金属含量（Shi 等，2014a）进行定量估测或空间制图。海岸带湿地植物的分布和生长均会受到滩涂土壤盐度和重金属污染的胁迫影响（Zinnert 等，2012;Shi 等，2014b），因此海岸带植被光谱信息能够间接指示土壤盐度和重金属污染状况及其空间分布。植被高光谱一方面可以解决利用影像数据反演土壤属性信息时所面临的植被覆盖问题，另一方面也可以避免土壤水分、表面粗糙度以及有机质等因素对利用土壤光谱反演土壤盐度和重金属含量的影响（Zhang 等，2011）。研究表明，多种植被指数，如归一化植被指数NDVI（Anne 等，2014）、光化学植被指数PRI（Naumann 等，2008;Zinnert 等，2012）、红边位置REP（Shi 等，2016）、土壤调整盐度指数SASI（Zhang 等，2011）可以较为理想地指示土壤盐度和重金属等属性含量。目前，研究者主要利用地面实测的高光谱数据监测海岸带滩涂土壤盐度和重金属等属性信息，基于星载或机载高光谱影像的研究仍处于起步阶段（Naumann 等，2008;Anne 等，2014），主要制约在于缺乏可用且廉价的覆盖海岸带地区的高光谱影像数据。随着无人机高光谱遥感技术的发展，基于高光谱影像的海岸带土壤质量研究及应用将迎来更大的发展机遇。
结论
海洋测绘是海洋开发的基础和先导。面对即将到来的海洋经济和未来军事斗争，我国将深入完善海洋测绘技术及方法，逐步加大对海洋重力磁力测量的力度。对于海岸线、深层沉积物测绘、海洋声场测绘以及海洋内波测绘进行大力的开发，做到对海洋地形的精密测量，确保测绘信息的精确性。毋庸置疑，海洋测绘信息处理技术在我国将得到进一步的完善和发展。
参考文献：
[1]宁津生，张祖勋，祝国瑞，等.高新技术与测绘学科发展[D].中国测绘学科发展蓝皮书，2020.
[2]翟国君，黄谟涛，欧阳永忠，等.海洋测绘的现状与发展[J].测绘通报，2020（6）.