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砂質海灘是濱海旅游的重要載體，對海岸線的侵蝕防護也有著不可估量的作用。但在密集的人類活動影響下，我國砂質岸線的侵蝕情況不容忽視。我國近海海洋綜合調查與評價專項成果調查數據顯示，全國3200km的侵蝕岸段中，砂質海岸有2400km；全國49.5％的砂質海岸處于侵蝕狀態，海灘破壞和退化相當嚴重。
為提升沙灘穩定性和防護能力，恢復砂質海岸生境，可采取沙灘養護技術進行人工干預。通過人工補沙修復，并輔以構筑物建設，營造適合沙灘養護的人工岬角，以維持、修復或重塑海灘功能。沙灘養護技術不僅能有效保護海岸免受侵蝕，降低海岸帶風暴潮災害，還能在改善海岸環境、發展旅游業方面發揮巨大作用，在我國沿海省市，以及美國、歐洲、澳大利亞等發達國家均得到廣泛應用。據統計，截至2019年8月，我國已完成或正在進行的海灘養護工程共97項，分布于全國35個城市，修復岸線總長超過120km。
海灘養護是一個系統的、動態的過程，需要有完整的監測體系作為支撐。通過長期的地形變化監測，對沙灘修復工程前后進行比較，是判斷修復是否達到預期效果的直接依據。目前，沙灘監測的常規方法是使用全球衛星導航系統（GNSS）的實時動態（RTK）技術進行典型剖面測量獲取三維坐標。
這一方法測量精度高、操作簡單，但周期性長，難以全面覆蓋測區，信號較差地方的數據采集問題較為困難，且海岸帶具有潮漲潮落的特性，要求測量工作在較短時間內完成，因此傳統的測量方法存在一定的局限性。
隨著近年來無人機（UAV）及三維激光掃描技術的日益成熟，采用新技術開展沙灘剖面動態監測逐步得到推廣。無人機攝影及三維激光掃描技術在地形監測中具有高效、直觀等優勢，但受外界因素影響較大，監測精度有待檢驗。在實踐中，應用不同技術開展沙灘剖面測量，并通過測量結果的優勢互補，對快速、有效、全面了解沙灘剖面變化形態，具有重要的現實意義。
本研究以廈門天泉灣沙灘養護工程為研究對象，采用GNSS RTK接收機實地測量、無人機航攝、三維激光掃描儀掃測3種手段，分別獲取沙灘三維地形數據，通過測量數據的比對，分析不同手段在沙灘剖面監測中的測量精度，并提出改進的設想，為新型監測方法在沙灘監測中的應用提供實踐參考。
一、材料與方法
⒈研究區概況
研究區（廈門天泉灣岸段）位于廈門島南側（圖1），是強侵蝕岸段。2014年6月采用差異性填砂技術，選擇粒徑為10cm左右的卵石進行修復，構建了我國首個卵石養灘工程。工程全長約1km，通過優化剖面設計，在西側營造長300m的沙灘，東側營造長700m的礫石灘，運用大粒徑卵石設計穩定海灘消能剖面，有效降低海岸泥沙輸運的速率，提升海灘穩定性。
圖1 研究區地理位置示意圖
研究區屬于正規半日潮區，年平均海平面為0.35m，歷年最高潮位為4.47m，歷年最低潮位為－3.58m，多年平均大潮高潮位為3.81m。多年平均潮差為4.10m，歷年最大潮差達到6.92m，漲潮平均歷時為6h9min，落潮平均歷時為6h16min。
⒉數據獲取與處理
本研究利用GNSS RTK接收機、無人機及三維激光掃描儀對研究區進行測量。其中無人機及三維激光掃描儀進行全覆蓋測量，GNSS RTK人工實測5條剖面共40個測點。
⑴GNSS RTK實地測量
GNSS RTK剖面測量采用華星A12型RTK連接福建省連續運行衛星定位導航服務系統（CORS）。華星A12型RTK的定位精度為水平±（8＋1×10-6×D）mm，垂直±（15＋1×10-6×D）mm；福建省CORS的精度為水平±20mm，垂直±50mm。
在研究區的兩側及中間共布設5個控制點，測量控制點并進行點校正?？刂泣c采用CGCS2000坐標系，高程系統采用1985國家高程基準。在采集控制點時將GNSS RTK接收機架設在三腳架對中裝置上進行平滑采集，平滑次數設為10次，求取平均值得到控制點坐標。使用對中設備并進行點位平滑處理可盡量減少控制測量誤差，也為無人機及掃描儀數據降低初差，控制點的平面精度誤差為0.02m，高程精度誤差為0.05m。
圖2 沙灘剖面人工測量點位置圖
人工測量布設5條垂直岸線走向的典型剖面，剖面長約40～60m，相鄰剖面距離在90～160m之間，每條剖面布置8個測量點，剖面1測量點間距為6m，其他剖面相鄰測量點間距為8m。選擇低潮位時段進行測量，獲取平面坐標及高程數據。沙灘剖面人工測量點位置見圖2。
⑵無人機航測
無人機低空遙感技術是近年來在遙感技術基礎上迅速發展起來的地理信息數據快速獲取技術，該技術利用無人飛機平臺搭載航空數碼相機進行航空攝影，采用慣性測量單元（IMU）/全球定位系統（GPS）技術自動導航，在1000m以下進行低空作業。無人機航測技術基于多視影像的地表同名點坐標實現密集匹配，進而快速獲取三維數據，能有效克服地面建筑和復雜地形的限制干擾。
無人機質量通常較輕，飛行姿態一旦受氣流影響，容易產生攝影傾斜，導致像點位移和地形起伏變化產生投影差，直接影響成圖精度。無人機測量精度的誤差主要與機載激光測距傳感器姿態精度、無人機飛行高度和飛行速度等相關，通過選擇最適合航飛天氣、溫度、云量等環境條件作業，提高采樣頻率、優化傳感器姿態穩定精度，可以進一步提升測量平面和高程精度，以適應精細地形測量的要求。
