无人船洞庭湖工程测量案例

2013年4月,应长江科学院空间所要求,武汉众博棋牌游戏平台测控科技有限公司研发人员于湖南省岳阳市洞庭湖内对无人船水域测量机器人系统进行了测量。

洞庭湖,为我国第二大淡水湖,位于湖南省北部,长江荆江河段以南,面积2,820平方千米。洞庭湖南纳湘、资、沅、澧四水汇入,北由东面的岳阳城陵矶注入长江,号称“八百里洞庭”。 洞庭湖是燕山运动断陷所形成,第四纪至今,均处于振荡式的负向运动中,形成外围高、中部低平的碟形盆地。盆缘有桃花山、太阳山、太浮山等 500米左右的岛状山地突起,环湖丘陵海拔在250米以下,滨湖岗地低于120米者为侵蚀阶地,低于60米者为基座和堆积阶地;中部由湖积、河湖冲积、河口三角洲和外湖 组成的堆积平原,大多在25~45米,呈现水网平原景观,分为西、南、东洞庭湖。湖底地面自西北向东南微倾。 

测量区域位于东洞庭湖最北端,具体位置见图1所示。测区内侧为堤坝,外侧为一连串出露水面的滩地以及人工围垦形成的堤坝,见图2所示,测区长度约为1.6km,最宽处约300m,最窄处约40m,测区总面积约为0.3km2。测量期间,风力小于3级,湖面浪高小于30cm。

图1 测量区域位置分布图

图2 测区周围环境图

测量及测试内容包括:

(1)船体运行的姿态及运行速率;

(2)自动走线及换线测量;

(3)自动回归;

(4)通讯距离。

图3 无人船

图4 岸基通讯系统及RTK基准站

本次测量采用GPS RTK实时定位方法进行平面定位,共布设测线21条,采集测点20307个,测量结果表明:

(1)无人船自动测量速度一般为1.5m/s左右,船体前行、后退、转弯,姿态平稳;

(2)智能化测量时,无人船采用自动化的模式进行走线与换线测量,走线时偏航距一般<1m;

(3)当通讯断开时,船体可实现自动回归,且回归位置准确,误差一般<0.5m;

(4)受测量场地的限制,未对本系统的通讯距离作极限测试,本次测量结果显示,采用本系统配套的通讯模块,实时通讯距离>2km;

(5)采用十字交叉水深精度评估法对本系统采集的数据进行不符值统计与水深精度评估,结果见表1所示,本次测量区域水深范围为0.28m~4.26m,参与比对的水深点共62对,计算结果超限点为0个,不符值最大值为0.25m,本次测量参与比对的水深数据中误差为0.050m,,最小值为0,合格率为100%。

表1  精度评估一览表

不符值范围V (m)

个数

合格率

0≤0.05

57

100%

0.05≤0.1

2

0.1≤0.4

3

V>0.4

0

总计

62

经过计算、比对,合格率为100%。 

(6)测区水下地形见图5和图6所示,测区内侧为岸,外侧为一连串陆续出露水面的滩地,区域内水深较浅,水深范围在0.28m~4.26m,西南侧有一个水闸,由于水流的冲刷,靠近滩地附近,水深普遍在2m以深,发育有规模不一的冲刷槽,其余区域水深较浅,基本上不超过1m;东北侧为一个狭窄的河口,由于河口的作用,在测区东北部发育有一个冲刷槽,其内最大水深为4.26m,其余区域水下地形较为平坦。