無(wú)人機(jī)測(cè)深的三種方法總結(jié)

無(wú)論是陸地測(cè)繪還是海洋測(cè)繪，測(cè)繪行業(yè)都是朝著航空方向發(fā)展。下面結(jié)合搜索到的論文和相關(guān)網(wǎng)頁(yè)，總結(jié)下無(wú)人機(jī)測(cè)深的方法，總共有三種：1）機(jī)載激光雷達(dá)；2）機(jī)載探地雷達(dá)（GPR）；3）機(jī)載高精度測(cè)深儀。

1、機(jī)載激光雷達(dá)

20世紀(jì)70年代，人們發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)470~580nm之間的藍(lán)綠光衰減系數(shù)最小，機(jī)載激光測(cè)深技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。如今，機(jī)載激光測(cè)深系統(tǒng)為淺海、島礁、暗礁等傳統(tǒng)手段難以開(kāi)展的水深測(cè)量提供了新的解決方案。其特點(diǎn)是：精度高、分辨率高、靈活機(jī)動(dòng)、測(cè)點(diǎn)密度高、測(cè)量周期短和覆蓋面廣，可同時(shí)測(cè)量水上、水下三維地形，真正實(shí)現(xiàn)了水陸一體化無(wú)縫測(cè)量。

雙色激光機(jī)載LiDAR測(cè)深系統(tǒng)利用裝在飛機(jī)下部的激光發(fā)射器斜向海面發(fā)射兩種不同波長(zhǎng)的激光束，1064nm波長(zhǎng)的紅外光無(wú)法穿透海面而被海面反射，532nm波長(zhǎng)的藍(lán)綠光以一定折射角度穿透海面到達(dá)海底并被海底反射：這兩種激光束均被光學(xué)接收系統(tǒng)接收，利用兩種激光束返回的時(shí)間差和藍(lán)綠光的入射角度、海水折射率等因素綜合計(jì)算，得出測(cè)量點(diǎn)的瞬時(shí)水深值，再與定位信息、姿態(tài)信息、潮汐數(shù)據(jù)結(jié)合，就可得到測(cè)量點(diǎn)在地理坐標(biāo)系下的位置和基于深度基準(zhǔn)面的水深值。

單色激光機(jī)載LiDAR測(cè)深系統(tǒng)采用波長(zhǎng)532nm的藍(lán)綠光作為激光器發(fā)射光源，一部分從海面返回，一部分穿透海面從海底返回，利用二者到達(dá)接收器的時(shí)間差，即可計(jì)算出海水的深度。采用單色激光作為發(fā)射源，是機(jī)載LiDAR測(cè)深系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

上圖這種機(jī)載激光雷達(dá)設(shè)備都比較大，一般裝在大型固定翼飛機(jī)上。

ASTRALiTe EDGE是世界上第一臺(tái)小型地形和測(cè)深掃描激光雷達(dá)LiDAR，可通過(guò)小型無(wú)人機(jī)檢測(cè)小型水下物體、測(cè)量淺水深度和測(cè)量關(guān)鍵的水下基礎(chǔ)設(shè)施。

2、機(jī)載探地雷達(dá)（GPR）

利用無(wú)人機(jī)與探地雷達(dá)（Ground-penetratingradar，GPR）結(jié)合而成為一套機(jī)載探地雷達(dá)，就能夠輕松的對(duì)地面、冰層、積雪、巖石、水域、路政、工程建筑等多種區(qū)域進(jìn)行快速測(cè)量，使得作業(yè)更高效、節(jié)約了人力物力、避免了風(fēng)險(xiǎn)、且可確保提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。

SE-70/SE-150機(jī)載探地雷達(dá)使用插入式主機(jī)，搭載SE-70或SE-150型天線，中心頻率分別為70MHz和150MHz，重5Kg，適用于A660等多種無(wú)人機(jī)平臺(tái)。SE-70/SE-150機(jī)載探地雷達(dá)非常適合陡峭的海岸，采礦坑，淺水區(qū)，地形障礙等難以到達(dá)的位置以及池塘，湖泊和運(yùn)河的水域，無(wú)需為部署/回收而大量進(jìn)入水域。值得一提的是，該系統(tǒng)可在不與水接觸的情況下運(yùn)行，測(cè)量具有強(qiáng)流的湖泊和河流以及受污染的水域；允許進(jìn)行15米的深水勘探，在水被冰覆蓋的情況下也可以。技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表：

3、機(jī)載高精度測(cè)深儀

利用無(wú)人機(jī)搭載高精度測(cè)深儀，可方便快捷地獲取水深數(shù)據(jù)，快速獲取河流和湖泊的水深及剖面圖，進(jìn)行科學(xué)研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)。

審核編輯：湯梓紅