无人机无人船协同测量作业技术研究

无人机无人船协同测量作业技术研究

杜文华 冯春凤 赵四能

云南省基础测绘技术中心,云南省测绘工程院，云南  昆明  650034

摘要：本文讨论了无人机无人船协同测量技术的原则和应用措施。首先，介绍了无人机无人船协同测量的含义，即利用无人机和无人船相互配合完成测量任务。然后，从地物要素信息的自动识别和提取、利用无人机遥感数据规划无人船作业计划线以及无人船协同测量作业技术三个方面，详细讨论了该技术的原则和应用措施。最后，总结了无人机无人船协同测量技术的重要性和优势，强调其在工程测量领域的广泛应用前景。

关键词：无人机；无人船；协同测量

引言

随着无人机和无人船技术的迅速发展，无人机无人船协同测量技术在房建建筑工程和其他领域中得到了广泛应用。该技术通过无人机和无人船之间的配合与协同，实现了对地表和水下区域的高效、精确测量。本文旨在探讨无人机无人船协同测量技术的原则和应用措施，为工程测量领域的专业人士提供参考和指导。

1.无人机无人船协同测量的含义

无人机和无人船协同测量是指利用无人机（无人驾驶飞行器）和无人船（无人驾驶船舶）进行联合测量和数据采集的一种技术手段。通过将无人机和无人船进行协同操作和数据交互，实现对特定区域或目标进行全面、高效的测量和监测。

这种协同测量技术在各个领域具有广泛的应用，如地理测绘、环境监测、灾害评估、资源管理等。无人机搭载高分辨率的遥感传感器和相机，可以在空中获取大范围的高清影像和三维模型数据，具有快速、灵活的优势。而无人船则可以在水域中进行测量和监测任务，收集水质、水深、水流等相关数据。

通过无人机和无人船的协同作业，可以实现对陆地和水域的全方位覆盖和综合分析。无人机负责从空中获取高分辨率的影像和地理信息，无人船则负责在水域内进行数据采集和监测。两者之间可以通过数据传输和通信系统实现实时数据的共享和协调操作，提高测量效率和数据准确性。

2. 无人机无人船协同测量原则

2.1技术协同：无人机和无人船之间的协调与合作

在无人机无人船协同测量中，技术协同是确保两者之间高效合作的关键。这涉及到通信、定位和导航系统的无缝集成，以便实现数据的实时共享和任务的协同执行。此外，还需要制定统一的操作协议和应急响应机制，以确保安全和稳定的运行。通过技术协同，无人机和无人船可以有效地共同完成测量任务。

2.2数据融合与处理：无人机和无人船数据的整合与分析

无人机和无人船在测量过程中获取的数据可以相互补充和增强。数据融合是将两者的数据进行整合和分析，以获得更全面和准确的测量结果的过程。这包括将空中获取的影像数据与水下获取的测量数据进行关联，并进行多源数据融合，以提供更全面的信息。此外，需要利用先进的数据处理算法和技术，对大量数据进行处理和分析，从而提取出有用的信息和结论。

2.3任务分配与协同规划：无人机和无人船任务的分工与规划

在无人机无人船协同测量中，合理的任务分配和协同规划对于提高效率和优化资源利用至关重要。根据测量任务的要求和场景特点，需要明确无人机和无人船各自的职责和工作范围。无人机可以负责空中测量、图像采集和环境监测等任务，而无人船可以负责水下测量、水质监测和潜水作业等任务。通过合理的任务分工和协同规划，可以最大程度地发挥无人机和无人船的优势，提高测量效果和成果的质量。

3.无人机无人船协同测量技术

3.1 地物要素信息的自动识别和提取技术

地物要素信息的自动识别和提取技术在无人机无人船协同测量中具有重要的作用。通过利用无人机获取的高分辨率影像数据和无人船获取的水下测量数据，结合计算机视觉和图像处理技术，可以实现对地物要素的自动识别和提取。这种技术可以广泛应用于建筑物、道路、水体、植被等地物要素的识别和提取过程。

首先，针对建筑物，利用无人机拍摄的影像数据，可以通过图像分割和目标检测技术，将建筑物从影像中提取出来，并计算其面积、形状等参数。这为工程规划和设计提供了准确的建筑物信息，可以用于制定施工方案和评估工程影响。

其次，对于道路网络的识别和提取，可以利用无人机影像数据中的线条特征和纹理信息，结合图像处理算法进行道路提取。这有助于建立准确的道路网络模型，为道路交通管理和规划提供基础数据。

此外，对于水体和植被的识别和提取，可以利用无人机拍摄的影像数据进行水体边界的提取和植被的分类。这对于水资源管理、环境保护和生态研究具有重要意义。

3.2 利用无人机遥感数据规划无人船作业计划线技术

利用无人机遥感数据规划无人船作业计划线技术在无人机无人船协同测量中具有重要作用。无人机遥感数据提供了丰富的地理信息，包括高分辨率的影像数据和精确的地形数据，为无人船的测量提供了宝贵的参考和指导。

通过利用无人机获取的遥感数据，可以进行高精度的三维建模和地形分析。无人机航拍的影像数据能够捕捉到地表的细节和特征，而激光雷达等遥感技术可以提供精确的地形数据。这些数据被用于生成数字地图和地形模型，可以准确反映测量区域的地理特征。基于这些数据，可以制定无人船的作业计划线，确定测量路径和采样点位。

制定无人船作业计划线需要综合考虑测量目标、地形条件、障碍物分布等因素。通过分析遥感数据，可以确定水下测量的关键区域和采样点位，确保测量的全面性和代表性。计划线的制定还可以考虑航线的合理性和经济性，以最大限度地减少测量时间和能源消耗。

3.3 无人船协同测量作业技术

无人船协同测量作业技术是无人机无人船协同测量中的关键要素。该技术包括无人机和无人船之间的通信和数据传输技术，以实现实时数据共享和任务协同执行。同时，还需要设计高效的船舶导航和控制系统，确保无人船按照预定的计划线进行测量作业。此外，无人船还需要搭载先进的传感器和测量设备，以获取准确的水下测量数据。这些技术的应用可以实现无人机和无人船之间的紧密协同作业，提高测量效率和数据质量。

在无人船协同测量作业中，良好的通信和数据传输是关键。无人机和无人船之间需要建立可靠的通信链路，以实现数据的实时传输和指令的传达。无人机通过与无人船的通信系统交互，可以将飞行过程中获取的地理信息、图像数据等传输给无人船进行处理和分析。同时，无人船也可以将水下测量数据传输给无人机进行实时监测和分析。这种通信和数据传输的协同作用，可以实现实时的数据共享和反馈，提高整个测量作业的效率和准确性。

4.结语

无人机无人船协同测量技术的应用为工程测量领域带来了革命性的变革。通过地物要素信息的自动识别和提取技术、利用无人机遥感数据规划无人船作业计划线技术以及无人船协同测量作业技术的应用，实现了高效、精确和全面的测量任务。这种技术不仅提高了测量效率和精度，还减少了人力资源和时间成本。因此，无人机无人船协同测量技术将继续在工程测量领域发挥重要作用，推动工程建设的发展和进步。未来，我们可以期待更多创新和突破，进一步提升无人机无人船协同测量技术的应用水平。

参考文献

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第一作者简介

杜文华（1972－），女（土家族），云南昆明人，高级工程师，本科，主要从事测绘工作。