岛礁海岸带作为陆地与海洋的过渡区域，海岸带是众多物质、能量的集散地，同时也是物理、化学、生物、地质构造等各种过程的强耦合区域。因此，海岸带也成为人类活动最为强烈的区域。岛礁海岸带区域集中了华南沿岸地区大部分的城市和人口，因此成为了人类活动的集中区域。在气候变化和人类活动增强的双重影响下，海岸带生态环境不断恶化，成为生态脆弱和灾害性频发的重点区域。此外，海岛礁作为四面环海的小块陆地，可以作为人类开发海洋的远涉基地和前进支点，在全球经济向海洋发展的大背景下，其开发利用强度和速度越来越快，同样扮演着极其重要的经济和军事角色。因此，监测海岸带、海岛礁对指导我国制定海洋发展战略具有重要意义。

无人机遥感作为远距离观测技术，具有空间覆盖广、时间一致性好、获取周期短等诸多优点，已成为变化速度快、空间范围广的海岸带以及可达性较差的海岛礁等目标的重要监测手段。可以及时、准确地了解海岸带、海岛礁遥感研究进展和存在的问题，可为海岸带、海岛礁生态系统研究和管理、社会经济发展和规划以及可持续发展提供快速、准确的信息支撑。因此随着无人机遥测技术的发展，在海岸带地形测量的过程中使用无人机遥测系统能够提高实时影像数据的获取能力，获得良好的测量效果。是一种先进的测量方法。

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1、地形遥测系统功能

岛礁海岸带地形遥测系统主要由无人机载平台、机载地形测量系统、机载高光谱成像分析系统及海岸水文水质自动测量系统组成，可以对海岸带的进行地形和地物遥感测量，主要包括：

（1）地形测量功能：可实现海滩滩面高程地形测量，岛礁制图，河口海岸线形态提取监测，监测岛礁沉降变形，土地覆被专题信息提取，珊瑚礁分类，以及珊瑚礁地貌制图及红树林生长监测等。

（2）地物遥测功能：可用于实时测量岛礁海岸带植物、水体、土壤等地物的光谱信息，并获得光谱图像，通过分析光谱图像，可与植物、水体等的理化性质建立关系，用于植物分类，植物生长状况、水质监测等研究。

（3）在可见光模式下，二维和三维建模成果可达到平面精度≤5cm，高程精度≤10cm；在激光雷达测量模式下，二维和三维建模成果平面精度：≤10cm @ 50m；高程精度：≤5cm @ 50m。

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2、地形遥测系统组成

1) 无人机载平台

无人机遥测系统主要由以下几个部分组成，即地面信息处理与接收设备、遥控设备、通信设备、影像获取设备、飞行控制系统、无人机飞行平台。其中无人机平台是无人机遥测系统最重要的组成部分，直接关系到系统的性能。

整套无人机遥测系统的设备包括地面监控系统、信号传输系统、遥感传感器及其控制系统和飞行控制系统、导航控制系统等几个子系统，各子系统之间既相互独立又存在着密切的联系。将GPS 装置安置在飞行器上后，飞行器就能够接收到GPS 信号，并以此为依据来对遥感器的空中位置进行确定，从而使程控设备能够依照航线进行准确的飞行，并且也可以向地面传送遥感信号，并在计算机的电子地图上进行显示，地面人员可以以此为依据来进行导航操作。无人机的传感平台上装有数码相机和电视摄像头，并具有三轴稳定功能，能够通过遥测信道将电视摄像头获取的图像向地面进行传输，在摄影控制操作中进行应用。使用高分辨率面镇数码相机来获取影像，并在存储卡中保存数字影像，无人机返回之后能够将其转输到电脑之中。

飞行器的导航定位主要靠导航与飞行控制系统来完成，系统不仅要对飞行器的航线进行引导，并对飞行器的飞行轨迹和姿态进行控制，使之能够以约定的编程为依据来进行航摄，还要保障飞行器能够在危险情况下自动并安全着落。其包括电源管理系统、执行机构、飞控计算机、GPS 导航定位装置、磁航向传感器、气压高度表、姿态陀螺等部分。无人机获取遥感影像主要是靠机载遥感设备及其控制系统，其包括任务设备控制计算机系统、稳定平台和机载遥感设备。不同任务中无人机搭载的遥感设备也是不一样的。无人机可以通过通信系统中的数传电台来将状态数据发送给地面站，同时也接收地面站发出的控制指令。通过地面测控系统能够在地图上对无人机当前的位置、飞行轨迹和飞行路线进行精确地标定，并使用地平仪来对当前飞行的姿态、高度和速度进行实时显示。运用具有缩放和移动功能的地图窗口能够对无人机的飞行状况进行便利的观察，地面控制站能够对无人机的飞行参数和任务设置进行修改，并对其飞行情况进行实时监控。这样一来无人机执行任务的能力得到了极大的提升。在无人机飞行的过程中还可以随时文库对其预定任务进行更改，只需使用地面控制站的软件将任务点输入进去，就可以对以前保存的任务函电文件进行寻找和修改，并将航点位置直接在地图上进行标定，对无人机的实时控制性能也得到了极大的提高。

本系统选配M300RTK作为无人机载平台，M300RTK采用了“下置旋翼”技术，升力在下，重心在上，让机器拥有了更高的机动性能，执行任务的时候，最大起飞重量可以达到9公斤，同时图传距离远达 15km，最大续航55 分钟，支持六向定位避障，防水等级 IP45，拥有众多智能功能，并同时支持三云台，将双目视觉和红外传感器同时引入到机身的六个面上，真正实现了全向感知和避障，配备了多重冗余系统，即使在任务中某个系统突然故障，冗余备份也能迅速顶上，不仅可以抵抗7级大风（风速15m/s），还具有很强的防水防尘效果。真正做到风里雨里，天上等你。此外还配有三桨迫降模式，即便发生意外，断了一只翅膀，也能安全降落。多重“安全屏障”，使其稳定性达到百分之二百。

l 外形尺寸（折叠，包含桨叶）450mm×450mm×450mm，对称电机轴距900mm，最大起飞重量9kg；

l 飞行器具备六向红外TOF传感器，最大信号有效距离（无干扰、无遮挡）15 km（FCC)；

l 双信号控制传输支持2.4GHz和5.8GHz双频通信，当其中一个信道阻塞时，飞行器应能切换到另一个信道通信；

l 图传分辨率支持1080p高清图传；

l GNSS系统支持GPS、GLONASS、BEIDOU、GALILEO四种导航系统。

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2) 机载地形测量系统

机载地形测量系统配备全画幅相机和激光雷达相机，全画幅相机搭载全画幅图像传感器，最短连续拍照间隔0.7 秒，单架次作业面积可达3平方公里，配备机械全局快门，应用全新 TimeSync 2.0输出准确曝光中间时刻，结合新一代实时位姿补偿技术，实现微秒级时间同步，为用户呈现厘米级精准数据，而激光雷达相机则集成 Livox 激光雷达模块、高精度惯导、测绘相机、三轴云台等模块，形成一体化解决方案，轻松实现全天候、高效率实时三维数据获取以及复杂场景下的高精度后处理重建，两者配合下对岛礁海岸地形进行快速建模。

（1）全画幅可见光测量镜头：

P1可见光测量镜头集成全画幅图像传感器与三轴云台，支持多款定焦镜头，成就高性能、多用途航测负载。搭配M300 RTK 和三维地图软件，带来高精度、高效率、一体化的航测解决方案，树立航测领域新标杆。具有以下特点：

(1) 极致高效：搭载全画幅图像传感器，最短连续拍照间隔0.7 秒，单架次作业面积可达3平方公里。

(2) 精准无比：配备机械全局快门，应用全新TimeSync 2.0输出准确曝光中间时刻，结合新一代实时位姿补偿技术，实现微秒级时间同步，为用户呈现厘米级精准数据。

(3) 集成三轴云台，可选多款定焦镜头，配合智能摆动拍摄功能，应对二维、三维和贴近摄影测量数据采集作业都能游刃有余。

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核心参数：

①　具备机械快门，最大快门速度1/2000s，最短连续拍照间隔0.7秒；

②　4500 万像素全画幅传感器；

③　云台相机的镜头可更换，提供24mm、35mm、50mm等三个焦段选择；

④　单像元尺寸4.4μm，低噪高感成像，延长单日有效作业时长；

⑤　TimeSync 2.0相机与飞控、RTK、云台系统微秒级时间同步；

⑥　绝对精度平面精度：3cm，高程精度：5cm；

⑦　负载具备快拆结构，可在30s内完成拆卸/安装；负载重量800g 。

⑧　正射飞行时支持边飞边摆动云台角度采集三维倾斜数据

⑨　工作温度区间范围至少在-20°C至 50°C。

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（2）激光测量镜头

激光测量镜L1集成激光雷达模块、高精度惯导、测绘相机、三轴云台等模块，搭配M300 RTK和三维软件，形成一体化解决方案，轻松实现全天候、高效率实时三维数据获取以及复杂场景下的高精度后处理重建。产品特点如下：

①　激光雷达的最大探测距离450m @ 80%，0 klx；190m @ 10%，100 klx，激光安全等级 Class 1；

②　点云数据率：单回波：320000pxs/s；多回波：640000pxs/s，具备三轴增稳云台，角度抖动量≤±0.01°；

③　系统精度：平面精度：10cm @ 50m；高程精度：5cm @ 50m，测距精度 3cm @ 100m；

④　最多支持回波数量3，扫描频率支持：单回波/双回波/三回波；

⑤　扫描模式：重复线性扫描模式和非重复花瓣扫描模式，重复线性扫描模式70.4°×4.5°，非重复花瓣扫描模式：70.4°×77.2°；

⑥　支持在地面站上实时显示采集到的点云数据，且可选择按照真彩色、反射率和高度上色的不同方式进行点云着色；

⑦　配有可见光功能用于观察飞行状态，可见光模块具备2000万有效像素；可见光模块具备≥1英寸CMOS传感器；

⑧　负载同时具备激光雷达和可见光传感器，能够获取真彩色点云数据，支持激光可见光融合负载中可见光相机单独作业；

⑨　负载重量900g，负载具备快拆结构，可在30s内完成拆卸/安装；机载控制及数据采集系统采用PSDK采集接口。

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（3）三维建模软件：

机载地形测量系统配套三维建模软件，它拥有十分丰富的功能，包括航线规划、地图数据分析处理以及三维建模等等，可以轻松解决与航测相关的各种问题。

l 特色功能

功能一：航线规划

1.航点飞行：在地图上设定一系列航点即可自动生成航线，支持为每个航点单独设置丰富的航点动作，同时可调整航点的飞行高度、飞行速度、飞行航向、云台俯仰角度等参数。对于精细化飞行任务，还可在已建好的二维正射地图或三维模型上进行航点规划，规划效果更直观。

2.建图航拍：选定目标区域可自动生成航线。提供地图打点、KML 文件导入、飞行器打点等 3 种方式添加边界点，在无网络情况下也可正常作业。规划过程中，界面会显示预计飞行时间、预计拍照数及面积等重要信息。

3.倾斜摄影：选定目标区域可自动规划出 5 组航线：1 组正射航线和 4 组不同朝向的倾斜航线。全面的视角帮助构建更高精度的实景三维模型，同时支持设置倾斜云台角度等参数以满足不同的场景需求。

功能二：模型重建

1.实时建图：基于同步定位、地图构建和影像正射纠正算法，在飞行过程中实时生成二维正射影像，实现边飞边出图。在作业现场就能及时发现问题，灵活采取更具针对性的应对措施。

2.二维重建：根据农田、城市等不同场景分别优化算法，全面升级的真正射影像技术有效避免图像扭曲变形，准确细致地呈现目标对象和测区。

3.三维重建：导入不同角度拍摄得到的影像，自动生成高精度的实景三维模型。重建速度快、占用内存小，适用于大规模数据的三维重建。

功能三：数据分析

1.二维与三维测量：在已建模型上，可轻松测量出目标对象的坐标、距离、面积、体积等多种关键数据，为进一步分析决策提供数据支撑。

2.模型标注：在测量结束后对测量结果进行管理，如命名测量对象、标注尺寸、导出结果等，让数据存储更加合理，项目优化与报告更加直观高效。

3.相机位姿：在模型上任意点击，可快速展示此处的所有拍照点及图像。模型与图像间的快速切换便于随时查看现场情况，对具体细节进行核查。

l 核心参数

①　软件支持Windows系统下运行，能够进行快速三维建模，普通1080Ti显卡配置的PC处理100张照片的高精度三维重建耗时不超过1小时；算法支持自动分块处理，对电脑内存无最低要求。

②　支持同时开启多个任务，多任务排队重建；可根据像控点刺点结果，生成详细的质量报告；

③　支持POS文件导入建模软件，POS精度可自定义；

④　对规划的目标测区生成朝向测区的5组不同角度的航线：下视、左视、右视、前视、后视。5个航线任务自动分别执行；

⑤　可将生成的多个二维模型进行叠加显示，加载效率为秒级，可基于重建好的三维模型进行航线规划，可在三维航线规划中设置自动录制视频和定时拍照；

⑥　可查看生成建模结果对应的所有拍照点及照片原图：点击模型上任意一处，该处对应的拍照点会高亮显示，同时展示每个拍照点的原图，选中任意一张原图，该图对应的拍照点会再高亮显示。

3) 机载高光谱成像分析系统

机载高光谱成像分析系统用于实时测量研究对象的光谱信息，并获得光谱图像。一幅图像中的每个像素都包含了一个连续的光谱(以辐射强度或反射比的形式)，这些光谱可以精确和详细的表征场景目标的特征。可用于实时测量植物、水体、土壤等地物的光谱信息，并获得光谱图像，通过分析光谱图像，可与植物等的理化性质建立关系，用于植物分类，植物生长状况等研究。整个系统设计紧凑，成像光谱仪主机光谱分辨率高，同时采用外置推扫成像方式，可与野外旋转平台及室内线性扫描平台分别组成独立的测量系统，也可挂载无人机，进行航空遥感作业。广泛应用于工业分选、植被遥感、农业监测、大气遥感、水文学、灾害环境遥感、地质调查、土壤调查以及城市环境遥感。

系统功能：

可用于实时测量岛礁海岸带植物、水体、土壤等地物的光谱信息，并获得光谱图像，通过分析光谱图像，可与植物、水体等的理化性质建立关系，用于植物分类，植物生长状况、水质监测等研究。

系统特征：

l 波段范围：400~1000nm

l 高光谱分辨率：1.3 nm

l 相机视场角：24.6°@35mm 镜头

l 瞬时视场角：0.7mrad@35mm 镜头

l I7 板载计算机，最大支持 2T 存储，最多可存储 100 小时成像数据

l 模块化设计，可适配固定翼无人机及多旋翼无人机

l 机载控制及数据采集系统采用usb3.0 采集

无人机高光谱成像仪在河道污染的飞行示例，准确度超过80%，

技术参数：

系统软件功能：

①　可灵活设置曝光时间，动态显示实时高光谱图像和光谱曲线；

②　动态实时显示高光谱图像，可手动明暗调焦，避免人为可视化调焦误差；

③　可一键获取聚类分析、单波段、真假彩色、20种以上植被指数（可自定义）、图像三维裁剪、目标光谱识别等图像，以上功能可无人值守批处理。

4) 海岸水文水质自动测量系统

海岸带是一个异常复杂的综合性系统，在实际管理中，遥感更多的是对该系统进行观测的一种技术，也有很大的局限性。例如，对近海环境有重要影响的海岸带陆域的土地利用场景划分，尽管高分遥感影像能够提供一个关键的本底影像信息，但仅据此进行场景解译，仍存在很多的困难，还需要提供额外的准确性海洋水文动力及水质测量数据加以辅助，开展联合监测，方能全面认知其耦合机理，提高遥测的准确性。

海岸水文水质自动测量系统由总线式温度传感器节点和压力传感器节点、2芯抗拉供电通信缆、数据采集控制器等主要部分组成，可以实时同步快速测量水体的温度分布和海面水位变化变化情况，各传感器节点由总线供电（5V），测量结果通过总线汇总传输到控制器，经由用户的通信网络传输到数据采集中心，仪器选配电池和存储单元，可自记式工作。同时可拓展波浪测量及表层水质测量功能。