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本研究采用瑞士EBee-RTK無人機，測量時間為2019年5月18日10點，該時段天氣晴朗無風，設計航向重疊度80％，旁向重疊度75％，地面分辨率0.03cm。設計工況下，航拍高度為150m，航拍面積為0.3m2。航拍過程采用布設相控點的方式，無需在已知控制點上布設基站，設置6個相控點，相控點平面誤差為0.02m，高程誤差為0.05m。

完成航拍作業(yè)后，將無人機外業(yè)航拍照片及飛行姿態(tài)測量系統(tǒng)（POS）數(shù)據(jù)導出，瑞士EBee-RTK無人機采集的POS數(shù)據(jù)不能自動寫入到照片中，需要手動在后處理軟件PIX4D中進行對應添加。然后進行初步空中三角測量，之后將采集的相控點刺在對應的無人機照片上，反復進行刺點優(yōu)化達到精度要求后，進行PIX4D軟件自動化運算及數(shù)字正射影像（DOM）和數(shù)字高程模型（DEM）成果輸出，最后將輸出的成果加入EPS三維測圖軟件中進行數(shù)據(jù)提取及測繪成果輸出。無人機航測數(shù)據(jù)處理流程見圖3。 

 圖3 無人機數(shù)據(jù)處理流程

⑶三維激光掃描

三維激光掃描技術是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后又一項測繪技術新突破。它通過高速激光掃描測量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標數(shù)據(jù)。可以快速、大量地采集空間點位信息，為快速建立物體的三維影像模型提供了一種全新的技術手段。

掃描儀本身含有掃描系統(tǒng)和激光測距系統(tǒng)，同時也含有控制和矯正系統(tǒng)及集成電荷耦合器件（CCD）。儀器工作時，通過測量水平角的反射鏡和測量天頂距的反射鏡一起有序旋轉，將激光脈沖依次掃過被測量的區(qū)域，測量每個激光脈沖的空間距離及掃描激光脈沖的水平角度和天頂距離，最后通過計算其坐標的方法得到被測量區(qū)域的三維坐標。

采用FARO Focus3D X330相位掃描儀進行測掃作業(yè)。外業(yè)掃描時無需在已知控制點架設儀器，而是將掃描儀進行初步整平，直接架設在任意位置，在掃描儀兩側放置6個測量標靶，標靶距離掃描測站約30m，每次更換掃描儀位置時標靶同步進行傳遞，后期通過靶球拼接處理。單次掃描時間為8min，90％不光滑反射表面上在戶外陰天環(huán)境中掃描距離為0.6～330.0m，在10、25m時測距誤差為±2mm。本次掃描布設兩條掃描測線將研究區(qū)分為兩部分，掃描間距為60m，布設成交叉向前掃描形式。

將掃描儀測掃出來的“fls”格式數(shù)據(jù)導入后處理軟件Trimble Real Wors中，先進行噪點剔除，然后使用重疊度算法進行自動化拼接。由于FARO Focus3D X330掃描儀采集的點云數(shù)據(jù)只具有相對坐標，需要手動在后處理軟件中添加布設的控制點坐標，整體點云數(shù)據(jù)拼接完成后，使用軟件中的地理坐標轉換，參照布設的控制點坐標，將掃描儀測掃的相對坐標轉換成CGCS2000坐標，最后將點云數(shù)據(jù)導入EPS三維測圖軟件中進行數(shù)據(jù)提取及測繪成果輸出。掃描儀數(shù)據(jù)處理流程見圖4。

圖4 掃描儀數(shù)據(jù)處理流程

為獲取完整的地形點云數(shù)據(jù)，三維激光掃描過程需經(jīng)過多站掃描拼接，采用RTK進行控制測量、布設并測量標靶，精確掃描標靶，基于標靶進行內(nèi)業(yè)測站間拼接和坐標轉換，從而得到大地坐標系下地形的點云數(shù)據(jù)，掃描作業(yè)過程較繁瑣。

二、結果與討論

參考《海洋工程地形測量規(guī)范》相關規(guī)定，干出灘測量的高程誤差限為0.200m，平面誤差根據(jù)測量比例尺，中誤差不應大于圖上1.000mm。考慮到實踐中，沙灘剖面地形測量比例尺一般為1∶200，按照1∶200測量的精度檢驗標準，則要求平面定位中誤差不得超過0.200m。

⒈航拍及掃描數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)比對分析

將無人機航攝獲取的DOM及DEM成果及三維激光掃描儀獲取的點云成果分別導入EＰＳ軟件中，在EPS中載入人工實測的40個測點坐標，利用軟件提取功能分別獲取平面位置最接近人工實測點的40個無人機及三維激光掃描儀成果數(shù)據(jù)，與RTK測量點數(shù)據(jù)進行對比，對比結果見表1、表2(略），各檢查點平面偏差和高程互差離散情況分別見圖5、圖6。

圖5 各檢查點平面距離偏差離散圖

 圖6 各檢查點高程互差離散圖

將無人機航拍DOM數(shù)據(jù)與5條剖面40個檢查點的實測數(shù)據(jù)進行對比，結果顯示，平面坐標偏差均較小，平面位置誤差在0.001～0.029m之間，中誤差為0.019m，平面精度滿足1∶200比例尺的沙灘剖面地形測量精度的要求。無人機航拍DEM數(shù)據(jù)高程誤差在－0.697～0.086m之間，中誤差為0.313m，誤差落在±0.200m范圍內(nèi)的有20個，占比為50％；90％的對比點中，無人機航拍獲取的高程值大于人工測量高程，高程互差體現(xiàn)為負值。

三維激光掃描儀數(shù)據(jù)與5條剖面40個檢查點的實測數(shù)據(jù)對比結果顯示，平面位置誤差在0.002～0.018m之間，中誤差為0.011m，均小于0.200m。高程誤差在－0.315～0.014m之間，中誤差為0.132m，高程誤差落在±0.200m范圍內(nèi)的有35個，占比為87.5％；67.5％的對比點中，掃描儀獲取的高程值大于人工測量高程，高程互差體現(xiàn)為負值。