论文总字数：13449字

摘 要

传统的水下地形测量作业，一般是依靠人工搭乘大型船只，并携带多波束探测仪或单波束探测仪搭配GNESS定位导航来测量水下地形，然后得到三维坐标，这种模式下作业须考虑船只吃水，河段地形，风浪等天气原因，以及是否会造成人员伤亡，它不仅需要大量的人力和物力，而且往往不会产生预期的结果。在这种环境背景下无人测量船应运而生，无人测量船不仅对待测量河段要求低，体积小质量轻方便运输，在人力物力的投入上更是远低于传统人工测量，测量人员工作时也更加安全，在岸边建立简单的基站，然后人工遥控无人测量船就可以完成测量任务，本文就通过分析与结合实例探讨无人测量船在水下地形测量中的应用。

Abstract

Thetraditionalunderwatertopographicsurveyisusuallycarriedoutbyusingalargevesselmanually,andcarryingamultibeamdetectororsinglebeamdetectorwithGNESSpositioningnavigationtomeasuretheunderwaterterrainandthengetthethree-dimensionalcoordinates.Thismodeisrequiredtoconsidertheship'swater,theshapeoftheriver,thewindandthewavesandsoon.Causingcasualties,itnotonlyrequiresalotofmanpowerandmaterialresources,butoftendoesnotproducethedesiredresults.Inthisenvironment,unmannedsurveyoremergesasthetimesrequire.Theunmannedmeasurementshipnotonlytreatstheriversectionwithlowrequirements,smallvolume,lightandconvenienttransportation.Itisfarlowerthanthetraditionalmanualmeasurementinmanpowerandmaterialresources,andthesurveyorsworkmoresafely,andthenestablishsimplebasestationsontheshore,andthenmanualremotecontrolisnoone.Themeasuringshipcancompletethemeasurementtask.Thispaperdiscussestheapplicationoftheunmannedsurveyshipinunderwatertopographicsurveybyanalyzingandcombiningexamples.

目录

绪论 1

第一章水下地形测量 2

1.1什么是水下地形测量 2

1.2传统水下地形测量的特点，优点和缺点 2

1.3无人测量船为何产生 2

1.4无人测量船的特点，优点和缺点 3

第二章发展无人驾驶测量船舶技术 4

2.1无人船发展过程： 4

2.2无人测量船系统 4

2.3中海达IBoatBM1介绍 5

第三章无人测量船工作系统 6

3.1水深测量 6

3.2水流速度采集系统 7

3.3导航定位 7

3.4水位观测 8

3.5精度检核 8

3.6外业数据采集 8

3.7数据传输 9

3.8数据处理 9

第四章无人检验船应用实例 10

4.12017.6浙江省宁波市奉化流域净化前后水下地形测量 10

4.22017.4辽宁流域高精度无潮水下地形测量 10

4.3浙江省南溪河温州段 11

4．4便利水库 12

第五章关于无人测量船技术的讨论 13

5.1自动控制系统 13

5.2自动导航性能测试 13

5.3通信系统 13

5.4无人船的不足和有待改进的地方 14

第六章总结 15

致谢 16

参考文献 17

绪论

南京市长江沿线地形分析：长江沿线浅滩及整治建筑物较多，河流中间浅谈孤岛较多，由于常年人工施工，水深不均匀，载人船吃水浅，体积大，不能全方位适合水下地形测量工作，

而无人测量船作为新兴的测绘工程产物在载人船工作的盲区基本能完美的代替载人船只工作，不仅方便便利，提高了工作效率，节省成本，促进节能减排，并且无人测量船不需要工作人员到达水上工作，对工作人员的生命安全也提供了很大的保障，可以说是百利而无一害，因此本文对传统水下地形测量进行了分析，并介绍了无人测量船的发展及工作原理，用实例阐述无人测量船带来的方便与好处，并分析无人测量船的可行性与其优势与不足。

第一章水下地形测量

1.1什么是水下地形测量

水下地形与地面地形相似。在水资源开发初期进行测绘工作是必要的，但与陆地测量不同，海洋、河流、湖泊应进行水下地形图的测量。水下地形图在海洋运输，港口准备和海洋划界方面得到了广泛的应用，并发挥着重要作用。它也是监测大陆板块运动不可缺少的基本数据之一。所谓的水下地形测量，是一种使用水下测量仪器测量地形的方法。一般来说，测量是通过确定三维坐标来实现的。它主要是测量水的深度：这是沿着探空线在一定距离处的深度点（称为探测点）的深度，即，从水底到水面的高度，并且是水下测量的中心部分，在深度测量工作中，应精确测量深层平面位置。水深的测量应与陆地上的位置和高程有关，通过水位观测措施，结合水下地形测绘的实际值，以及探测和高程系统之间的关系。

1.2传统水下地形测量的特点，优点和缺点

本章就无人测量船在水下地形测量作业的可行性及与传统搭载自动记录测深仪的载人测量船搭载对比的一些优缺点进行探讨，使用无人测量船进行的实践测试可以完成水下地形测量的任务。传统水下地形测量过于依靠人工测量，适合在大型水域测量，对天气环境要求高，遇到恶劣天气施工困难，在潜水区域无法下船，水流湍急的地方更是对船只和施工人员有威胁，往往无法对所测水域全方位覆盖测量，但是人工测量精度及应变性高。在传统的水下测量中，通常在船上安装一个单独的波束测深仪，并使用GNSS导航定位和采集后传输给处理软件来获得相应点的三维坐标。水下测量中常常会遇到浅水区域载人测量船无法靠近、水流比较危险的区域、河流被拦水坝阻断找不到船只的水域，在这种情况下使用智能无人测量船可以很好地解决这样的问题，无人测量可以按规划航线自主导航或手动遥控作业，可以深入浅水区或危险区域作业。

1.3无人测量船为何产生

随着内河航道规模的不断完善和内河航道地图系统的全面推广应用，对水道调查的需求将继续增加，要求将不断提高。传统的航道测量在大规模信道信息采集中占有重要地位，但航道测量的维护成本较高。它很容易受到人力，物力，天气，时间，船舶等诸多因素的限制。传统的通道测量只能定期执行，内部和外部数据处理周期较长。最后，外部渠道信息服务的及时性是有限的。此外，由于草案的一些要求，不可能在浅水区进行水道调查。无人艇是一种新型的水测量设备。它可以集成定位，导航，视频监控，雷达和控制设备，加载多个传感器，并通过远程控制或自动控制执行军事，救助或测绘任务。具有浅，高流动性，低能耗。因此，使用无人平台进行内河航道测量是一种有价值的测量方法，可以尝试解决目前内河航道测量中遇到的问题。

1.4无人测量船的特点，优点和缺点

无人测量船作为用途广泛的新型海洋测绘工具，在人工测量不能适用的情况下可以很好的完成任务，实时无人自动操控，自动与GNSS，GPS技术整合，实时将测量数据传输到岸上电台，无人测量船体型小，质量轻，便于携带，吃水浅，可以进入危险区作业，测量人员不必亲自到水面作业，经济便利，不过无人测量船技术目前尚不成熟，在自动蔽障等方面还存在很多问题，在地形复杂的水域还需要人工辅助操作，无人调查船系统可以在浅水，内河航道，水库，码头，海湾和近海等地方调查。它可以担任安全搜救，水路清扫，应急测绘。它有三种工作模式：自主导航和手动遥控，自动避障供电之间相互转换，并可携带各种测量和水文仪器。传感器可以在浅水和危险水域中工作，并确保船舶和人员的安全。无人测量的工作范围主要包括：水深，水温，断面，水下地形，水流PH值，水流速等方面的测量，我国无人测量船起步较晚，目前主要在水质采样及水深测量方面有一定应用。

第二章发展无人驾驶测量船舶技术

2.1无人船发展过程：

近年来，无人船在海洋测绘领域发展迅速。世界上已经有许多无人驾驶的无人飞船被设计和建造。马萨诸塞科学技术研究所开发了一种用于水声通信的侦察机。ZARCO由Polttu大学开发并用于水下调查。SPRIGER，用于环境调查等。在水深测量方面，RodriguezOrtiz亨特布朗等首先设计了一套集成了GPS和深度测深仪的无人船来测量水深，并进行了相关实验。中国无人船的发展相对较晚，但近年来蓬勃发展：2013年，崔文连等建造无人船用于监测湖泊和水库的水质。珠江水利研究院与广东华南高新技术开发有限公司共同开发了无人艇测量系统。无人船是多用途的观测平台，携带了各种海洋测量传感器，逐渐成为海洋测绘的重要技术手段。在全世界的海洋测绘领域，很多单位都在设计和建造无人船舶。罗德里格兹-奥尔蒂斯综合GNSS和测深无人船用于水深测量。亨特布朗还开发了一种带有多个传感器的探测船。无人驾驶侦察船陆续投入使用，并逐步向智能化和集成化迈进。无人船舶国内发展相对较晚，但近期也呈现出蓬勃发展的态势。2014年，王卫星，金九才等人开发了无人机自动导航水质监测船。崔文连等人开发了无人驾驶的船只来监测湖泊和水库。金九才,黄国梁等人设计了无人水道内河导航系统,利用智能无人艇测量系统对难区水域进行了河段测量。

2.2无人测量船系统

无人测量船一般是以小型船只为基础船身，搭配雷达，定位，导航，控制系统，视频拍摄，传输系统，船只装配多种传感器，通过遥控控制，使用高精度GNSS接收器进行平面位置定位，无人航道测量船是集移动测量技术，高精度定位技术，测深仪流量计集成技术，无人遥控和自动控制现场操作技术等于一体，信道单元信息采集和移动测量设备的集成。无人航空测量船主要包括船体，电力系统，能源系统，通信系统，导航数据收集系统以及导航和控制系统。

无人船的船体：作为各个系统的支架，船体一般由玻璃钢，凯夫拉防弹布等高强度复合材料合成

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