水上水下无人化点云数据采集方案

4月11日，自然资源部发布了《2018年中国海洋经济统计公报》，总体来看，2018年海洋经济继续保持平稳增长，总量再上新台阶，随着产业结构不断优化，新兴产业和新业态快速成长，海洋经济的“引擎”作用日渐凸显。
 

海洋产业的大发展同时也对海洋测绘技术的应用提出了更高的要求。尤其是在河流港口调查、三维航道扫测、水下地形数据采集、水下建筑物施工等领域，对数据的需求不仅仅限于水下，甚至还包括部分水上数据，而且数据采集的速度还要更快，数据精度更高。
 

传统的作业方式分开采集水上水下的地理空间信息数据，同一个项目干两次，不仅浪费时间，消耗大量人力成本，而且作业的效率和成果精度难以满足实际工程的需要。更别说碰上有些人工根本无法企及的水域，作业难度成倍增加的同时，也有安全隐患。

针对以上问题，华测导航创新推出水上水下无人化点云数据采集方案，由水下部分NORBIT iWBMS多波束，水上部分NORBIT iLidar及载体华微6号无人测量船组成。

那么这套方案在实际应用过程中，又是如何真正发挥作用的呢？

案例一：上海东海大桥
东海大桥起始于上海市浦东新区芦潮港，北与沪芦高速公路相连，南跨杭州湾北部海域，直达浙江嵊泗县小洋山岛，全长32.5公里，是上海市的“一号工程”。本次扫测区域位于小洋山岛附近的437、438号桩周边。
 

客户需要了解东海大桥桥墩下部排桩位置的泥沙冲刷情况，以此作为桥墩是否需要抛石保护的数据依据。但因密集排桩盲区太多，传统的测量方式往往导致数据缺失严重，无法提供可靠的数据依据。针对该问题，华测导航制定了NORBIT STX多波束搭载华微6号无人船的解决方案。
 

华微6号无人船灵活的船身可以靠近桥墩进行近距离扫描，获取桥墩周围的高精度数据。为什么华微6号可以完成如此高难度的动作？这就要说到华微系列无人船独有的绝对直线技术。
 

船体内置的惯导及定位模块、配合精密算法编程，会使得船体在遭遇水流的情况下，能够根据船体受水流的推力大小及方向，控制螺旋桨进行自动转向调节，从而继续按照计划航线进行切流作业。转弯时，船体会自动降速，船体的跑线与计划线保持一致，确保作业过程中水下数据的完整性。

成果展示：
 

桥段排桩及水底冲刷情况展示

去掉排桩查看水底冲刷细节

案例二：日本福冈浅水码头
客户想要在图示封闭区域内布设系缆桩，需要了解水下地形的情况。但是该区域水比较浅，部分地区不到2米，传统的载人船不仅吃水深，容易搁浅，而且在这个范围不大的封闭测区，掉头都十分困难，更别谈其他高难度操作了。因此代理商不远万里来到中国寻找解决方案。
 

浅水游艇码头

华微6号搭载iWBMS多波束经过简单安装调式就下水了，免去了大船固定安装的过程。除了安装快速，提高效率的关键在于iWBMS多波束210°超大开角的设计。
 

众所周知，多波束的作业效率取决于实际水深和波束的开角扫宽，水深越深作业效率越高。而对于浅水作业，则是波束开角越大，扫宽越大，作业效率也就越高。
 

传统多波束开角≤165°，iWBMS最大开角210°，而且iWBMS波束可旋转，边坡也能测。
 

水下地形3D展示：

案例三：广东省龙川县东江二桥
 

东江是珠江水系干流之一，此次测区在龙川县东江二桥附近的水域。由于本项目是做河道岸堤检测以及桥墩监测，因此不仅需要水下数据，还需要部分水上数据，传统的常规操作不仅缺失了部分水上地形数据，而且无法测到桥墩的全貌，根本满足不了项目需求。
 

华测导航工作人员带着华微6号搭载iWBMSh STX和iLiDAR激光扫描仪赶赴现场，很快完成了设备的组装、下水。因为整个方案采用高度集成的设计，免安装校准，姿态与声呐基阵集成安装，出厂姿态0偏差，无需再外业找斜坡水域跑校准线，不但节省至少半天的工作量，操作也更加简单。
 

测量过程中，华微6号保持沿测线行进，航速稳定在4-6节。船上的无线传输系统将船载位置、姿态、多波束声呐数据、三维激光点云数据实时同步到岸站的电脑上，由Qinsy数据采集软件及其他配套的显控软件来完成数据采集显示、设备工作控制和测量导航功能。
 

水上水下数据无缝拼接，点云数据成果展示：
 

水上水下无人化点云数据采集方案是华测导航经过多年市场调研和技术突破而推出的全新解决方案，一站式解决水域测量的多重难题。高精度点云成果，水上综合精度＜2cm，水下综合精度＜3cm。时间同步，水上水下数据无缝拼接，定位、姿态数据实时共享，节约项目开支。集成化，提高效率；无人化，保障人员安全。可广泛应用于三维航道扫测、岛礁、坝体、岸提、河流港口调查、水利、水文研究等领域。

华测导航致力于推动水域测绘走向无人化、智能化，让海洋测绘更加高效。