專利名稱:基于雙船模式的水域、灘涂及岸坡地理空間信息測量平臺的制作方法
【專利摘要】一種基于雙船模式的水域、灘涂及岸坡地理空間信息測量平臺，它包括母船、無人駕駛自動測量船，其特征在于：搭載了若干測量設(shè)備的母船無線連接搭載了若干測量設(shè)備的無人駕駛自動測量船形成雙船模式同時對水域、灘涂及岸坡地理空間進(jìn)行測量。本實(shí)用新型通過采用GPS與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合，采用一種組合導(dǎo)航模式解決了GPS信號盲區(qū)導(dǎo)航定位難的問題。在該領(lǐng)域具有開創(chuàng)性的應(yīng)用創(chuàng)新。
【專利說明】基于雙船模式的水域、灘涂及岸坡地理空間信息測量平臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種地理空間信息測量平臺，尤其涉及一種基于雙船模式的水域、灘涂及岸坡地理空間信息測量平臺。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋等水域相關(guān)高新技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類對水域及相關(guān)資源的開發(fā)、利用和保護(hù)活動將不斷深入和擴(kuò)大。近海岸地區(qū)廣泛發(fā)育沙洲、淤泥灘、邊灘、礁石等復(fù)雜環(huán)境，這些洲灘由于多為淤泥質(zhì)灘地，在河道及海洋測繪中，往往存在“船上不去、人下不來”的復(fù)雜環(huán)境問題，致使測量成果質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，且當(dāng)前的測繪技術(shù)手段單一，協(xié)同作業(yè)難度大，無法獲取。然而，這些洲灘正是進(jìn)行工程規(guī)劃、整治的重點(diǎn)地段，亦是工程測量的重點(diǎn)部位。同時也是碼頭、港口等水利工程建設(shè)的關(guān)鍵區(qū)域，獲取精準(zhǔn)的地理空間信息對工程設(shè)計(jì)、施工意義重大。
[0003]鑒于水域、灘涂與岸坡等環(huán)境的復(fù)雜性，要想獲取精密的地理空間信息必須借助于多種傳感器相融合。以近海岸地理信息獲取為例，其中灘涂需采用激光等非接觸式手段進(jìn)行測量，淺水區(qū)須依賴吃水非常小的船只搭載聲吶進(jìn)行測量。基于此，通過構(gòu)建雙船協(xié)同測量系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下水域、灘涂與岸坡一體化測量技術(shù)，將成為一種更為精準(zhǔn)、高效的地理空間信息獲取手段。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于雙船模式的水域、灘涂及岸坡地理空間信息測量平臺，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對近海岸地區(qū)沙洲、淤泥灘、邊灘、礁石等復(fù)雜環(huán)境測量地理空間信息效率不高、精確度低等問題。同時在遇到碼頭橋墩時，會出現(xiàn)GPS等衛(wèi)星信號丟失，測量作業(yè)無法實(shí)施。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括母船、無人駕駛自動測量船，其特征在于:搭載了若干測量設(shè)備的母船無線連接搭載了若干測量設(shè)備的無人駕駛自動測量船形成雙船模式協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)水域、灘涂及岸坡地理空間信息的精密獲取。
[0006]所述母船的測量設(shè)備包括三維激光掃描儀、面陣相機(jī)、多波束回聲探測儀(一)、單波束回聲探測儀(一)、電臺(一)、數(shù)據(jù)存儲器(一)和控制電路板(一)，所述控制電路板(一)分別連接以上其余設(shè)備。
[0007]所述無人駕駛自動測量船包括無人船自動駕駛終端、導(dǎo)航儀、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、多波束回聲探測儀(二)、單波束回聲探測儀(二)、電臺(二)、數(shù)據(jù)存儲器(二)和控制電路板(二)，所述控制電路板(二)分別連接以上其余設(shè)備。
[0008]所述無人駕駛自動測量船的控制電路板(二)還可連接三維激光掃描儀、面陣相機(jī)。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:1、GPS信號盲區(qū)測量橋墩以及碼頭等海洋大型建筑周圍的水下海床沖淤變化是影響建筑物安全非常重要的因素。而通常情況下，上述區(qū)域也是GPS等衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號盲區(qū)。目前傳統(tǒng)方法主要采用岸基全站儀為船體定位，這種模式效率低下，精度較差。本實(shí)用新型通過采用GPS與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合，采用一種組合導(dǎo)航模式解決了 GPS信號盲區(qū)導(dǎo)航定位難的問題。在該領(lǐng)域具有開創(chuàng)性的應(yīng)用創(chuàng)新。2、灘涂、岸坡非接觸式測量中水域?yàn)┩?、岸坡較多，目前傳統(tǒng)模式主要采用人工跑灘或者拖拉機(jī)跑灘的模式，采用RTK進(jìn)行灘涂測量。由于沿岸潮汐的不斷變化，測量時間較短，數(shù)據(jù)分辨率特別低。本產(chǎn)品采用移動三維激光掃描等非接觸式測量技術(shù)，以船體為載體，解決了潮汐復(fù)雜變化情況下的灘涂測量難題。該模式精度及分辨率高，再輔之以全景相機(jī)，較為完整的反映了灘涂的紋理變化。為近海岸灘涂測量以及臺風(fēng)等災(zāi)難天氣后近海岸地理空間信息快速獲取提供了一種新的手段。3、近海岸除灘涂外，還分布著大范圍的淺灘，該區(qū)域?qū)儆谌藛T及大型船只無法進(jìn)入?yún)^(qū)。傳統(tǒng)手段主要采用測量船在潮汐處于高潮時搶時間快速測量。由于潮汐的變化復(fù)雜，每天測量時間非常有限。本產(chǎn)品采用無人駕駛自動測量船，該船只吃水非常淺，可以達(dá)到0.15m，能夠滿足淺水區(qū)測量。同時采用該模式安全、省油且效率高。

【附圖說明】

[0010]圖1為本實(shí)用新型的原理示意圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型的測量示意圖。
[0012]在圖中、1、母船2、無人駕駛自動測量船3、三維激光掃描儀4、面陣相機(jī)5、多波束回聲探測儀(一)6、單波束回聲探測儀(一)7、電臺(一)8、數(shù)據(jù)存儲器(一)9、控制電路板(一)10、無人船自動駕駛終端11、導(dǎo)航儀12、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)13、多波束回聲探測儀(二)14、單波束回聲探測儀(二)15、電臺(二)16、數(shù)據(jù)存儲器(二)17、控制電路板(二)。

【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，搭載了若干測量設(shè)備的母船I無線連接搭載了若干測量設(shè)備的無人駕駛自動測量船2形成雙船模式同時對水域、灘涂及岸坡地理空間進(jìn)行測量。所述母船I的測量設(shè)備包括三維激光掃描儀3、面陣相機(jī)4、多波束回聲探測儀(一)5、單波束回聲探測儀(一)6、電臺(一)7、數(shù)據(jù)存儲器(一)8和控制電路板(一)9，所述控制電路板(一)9分別連接以上其余設(shè)備。所述無人駕駛自動測量船2包括無人船自動駕駛終端10、導(dǎo)航儀11、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)12、多波束回聲探測儀(二 )13、單波束回聲探測儀(二)14、電臺(二)15、數(shù)據(jù)存儲器(二)16和控制電路板(二)17，所述控制電路板(二)17分別連接以上其余設(shè)備。所述無人駕駛自動測量船的控制電路板(二)還可連接三維激光掃描儀、面陣相機(jī)。其中母船所搭載的三維激光掃描儀和面陣相機(jī)主要用于提供500m范圍內(nèi)非接觸式三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；母船通過自備的導(dǎo)航儀定位；單波束回聲探測儀測量船只所在位置單一點(diǎn)的水深；多波束回聲測深儀測量船只所在位置一個扇形條帶內(nèi)的深度數(shù)據(jù)；電臺(一)主要用于接收無人駕駛船所采集的各種數(shù)據(jù)以及發(fā)射控制端的指令。而無人駕駛自動測量船部分的導(dǎo)航儀主要用于采集船只所在的cm級空間位置，單波束回聲探測儀主要用于淺水區(qū)單點(diǎn)水深測量，無人船自動駕駛終端主要用于監(jiān)測無人駕駛船的四維姿態(tài)(Roll、Pitch、Heave、Yaw)，上述數(shù)據(jù)經(jīng)由船載電臺(二)發(fā)射回母船；對500m以外母船無法駛?cè)雲(yún)^(qū)域，可將三維激光掃描儀架設(shè)到無人船，以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的灘涂或岸坡測量。所述無人駕駛船搭載的設(shè)備不限于說明當(dāng)中非接觸測量設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙船模式的水域、灘涂及岸坡地理空間信息測量平臺，它包括母船、無人駕駛自動測量船，其特征在于:搭載了若干測量設(shè)備的母船無線連接搭載了若干測量設(shè)備的無人駕駛自動測量船形成雙船模式協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對水域、灘涂及岸坡地理空間進(jìn)行測量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙船模式的水域、灘涂及岸坡地理空間信息測量平臺，其特征在于:所述母船的測量設(shè)備包括三維激光掃描儀、面陣相機(jī)、多波束回聲探測儀一、單波束回聲探測儀一、電臺一、數(shù)據(jù)存儲器一和控制電路板一，所述控制電路板一分別連接以上其余設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙船模式的水域、灘涂及岸坡地理空間信息測量平臺，其特征在于:所述無人駕駛自動測量船包括無人船自動駕駛終端、導(dǎo)航儀、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、多波束回聲探測儀二、單波束回聲探測儀二、電臺二、數(shù)據(jù)存儲器二和控制電路板二，所述控制電路板二分別連接以上其余設(shè)備。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙船模式的水域、灘涂及岸坡地理空間信息測量平臺，其特征在于:所述無人駕駛自動測量船的控制電路板二還可連接三維激光掃描儀、面陣相機(jī)。
【文檔編號】G01C13-00GK204269114SQ201420251015
【發(fā)明者】王勝平, 魏永起, 薛凱喜, 劉大偉, 李曉雨, 葉聰云, 王建強(qiáng), 李勝連 [申請人]東華理工大學(xué)