机载激光测深系统试点应用研究

首先概述了三种最新的机载激光测深系统的基本情况,然后介绍了两次不同的机载激光测深系统试验的情况及其结果。试验情况表明,机载激光测深系统在南中国海能够到达标称的测深能力,能够实现海陆一体化地理空间数据获取,具有广阔的应用前景。     

机载激光测深精度外部检核方法

给出了单波束测深的原理,分析了单波束观测数据预处理模型,提出了采用单波束测深成果检核机载激光数据质量的技术方法,并以我国自行研制的机载激光测深系统为例,给出了该系统在某海区试验数据的外部检核结果.针对两种测深手段之间明显存在系统性偏差的问题,提出了以单波束测深成果为控制,对机载激光测深数据系统偏差进行校正和补偿的处理方...     

机载激光测深在我国海道测量中应用的可行性研究

自1968年美国纽约州叙拉古(Syucause)大学研究中心的G.D.Hichman首先提出了用激光脉冲测量的想法,并在1969年的《环境遥感》杂志上发表了题为“用于测量近岸水域的机载脉冲式激光机”一文以来,世界海洋大国相继对机载激光机进行了研制;美国、澳大利亚走在最前列。到目前为止,已有数十台机载激光测深仪问世,并投入使用。 本文将主要介绍机载激光测深原理,激光能量传播定理、扫描格式、各国机载激光测深仪发展及性能.并对机栽激光的应用领域和我国海道测量中的应用可行性进行研究。提出了发展我国机载激光测深系统的设想。     

机载激光测深系统椭圆扫描轨迹及覆盖情况分析

以国内外两种典型机载激光测深系统CZMIL和LADM-II为研究对象,介绍了两种系统的扫描机械结构,并针对椭圆扫描构建了激光点云轨迹模型,采用模拟计算、图形仿真和统计分析等方法对比了两种系统的点云分布及覆盖情况。实验结果能为工程应用中测线布设和改善我国机载激光测深系统设计提供参考。     

机载激光测深技术研究进展

分析了国内外机载激光测深技术的发展动态,指出了我国研制机载激光测深系统存在的问题。针对机载激光测深系统测深数据量大、条带拼接难度大、环境参数改正难以准确进行的瓶颈问题进行了分析,并提出了针对性的建议,为进一步研制该系统提供了借鉴。     

机载LiDAR测深在海洋测绘中应用的可行性分析

针对海洋测绘中遇到的环境恶劣、任务繁重等情况,分析了机载Li DAR测深应用到海洋测绘中的可行性。介绍机载Li DAR测深原理、优势、典型设备,针对系统最大穿透深度、最浅探测深度、测点密度及测深精度等关键技术指标进行分析。最终得出结论,机载Li DAR测深符合海洋测绘的需求,应用到海洋测绘中是切实可行的。     

机载激光测深作业的关键技术问题

简要介绍了机载激光测深的发展历程、国际上代表性产品及其性能指标,归纳了机载激光测深的主要技术特点和适用环境。结合参加的机载激光测深试验,研究解决了飞行作业过程中天线安装位置选择与信号质量测试、标校场选址与标校测线布设施测、气象条件选择、测线设计、孤立岛礁深度基准传递等影响数据质量的关键技术问题,为制定《机载激光测深作业规范》奠定了基础。     

船载与机载激光测深的比较

将船载系统与机载系统的计算参数进行了比较，得出结论，从而证明船载激光测深实验对机载激光测深有着重要意义。     

机载激光测深椭圆扫描海面点轨迹分析

本文介绍了机载激光测深的椭圆扫描机械原理,推导出确定激光海面点位置的数学模型,最后通过编程模拟运算,对其轨迹特征进行了描述。     

机载激光测深的位置归算技术研究

针对机载激光测深系统条带式测量的特点，充分考虑海洋测量的动态效应对载体姿态的影响，设计了动态偏心改正、动态位置传算和动态时延改正模型，推导出激光测深的位置归算模型，所导模型是机载激光测深位置计算的基础。     

基于机载激光技术的浅海水深测绘应用分析

受船载仪器、海况等要素限制,传统水深测量中浅水区域无法对浅海水深进行测量。为克服此困难,利用近年来新兴的机载激光测深系统(light detection and ranging system,简称LiDAR)进行浅海水深测量,用LiDAR获取的点云数据进行处理后得到的水下地形等深线与海图图载水深进行直观对比,同一坐标点下的点云水深与截图水深进行定量分析。结果表明,LiDAR获取的水深精度高,水深点密集,可更快获得浅海区域详细的高精度的水下地形。这些优点使其在近岸浅海海岸防护、围海造田、港口建设等海洋工程项目中应用前景广阔。此外目前国内LiDAR技术主要用于陆地,应用于浅海水深测绘还很少,本研究对机载LiDAR进行水深测量的研究进行了补充。     

机载激光测深系统研制中的关键技术

根据机载激光测深系统的工作机理,分析梳理了研制过程中涉及的主要关键技术,包括:高重复频率激光器研制、大动态范围微弱光信号提取、海底回波识别、海面波浪改正、浅水与深水分离测量、高速多通道数字采集、海陆分界识别、定位测姿、水位改正和测深数据质量控制等技术。只有成功突破上述关键技术,才能实现《海道测量规范》要求的测深精度指标。     

机载激光雷达测深技术研究与进展

当前包括内河、水库及海域在内的水上、水下地形测量任务需求不断增加,进行水域或海洋测绘领域研究已提升到新的国家战略性高度。首先介绍了当前机载激光雷达水深测量的基本原理;概括总结了激光测深中的波形处理、波浪潮汐改正、折射改正、航带拼接与数据融合等关键技术,对测深的精度及误差影响进行了分析。最后结合当前技术的发展及新技术的出现,对未来机载激光雷达测深技术的发展进行了展望。     

基于机载LiDAR测深水体波形的漫衰减系数提取方法

漫衰减系数是一个重要的海洋光学参数,能够为水体环境变化、水质分析以及水产养殖等方面提供基础性数据。针对目前船载实地测量效率与分辨率低、卫星遥感反演精度与分辨率较低的局限性,本文提出一种基于机载LiDAR测深水体波形的漫衰减系数提取方法。该方法首先通过分层异构模型的机载LiDAR波形分解算法得到水体散射回波,利用激光在水体中的衰减特性,构建漫衰减系数提取模型,最终获取大面积水域漫衰减系数的空间分布。采用西沙甘泉岛与江苏连云港两个航次的实测数据对所提算法进行了验证,本算法无需每个测深点的水底底部回波强度和深度即可反演得到漫衰减系数,并且在浑浊水域也可取得较好的效果,表明在中国近海利用机载LiDAR测深系统能够有效获取高精度的漫衰减系数。     

舰载浅水激光测深系统研究

本文提出了近海浅水区域水深测量的激光双频相位法测量方案，采用声光调制1064nm和532nm光波分别测量水面和水底距离。在实验室进行了该系统的模拟实验，证实了该方案的可行性。     

Advancements in the U.S. army corps of engineers hydrographic survey capabilities: The SHOALS system

In an effort to modernize its hydrographic survey capabilities, the U.S. Army Corps of Engineers has undertaken a joint development program with Canada to construct and field test an operational prototype airborne lidar bathymeter system. The construction and field verification effort of this program began March 1990 with field tests scheduled for winter 1993. The system will be built by Optech, Inc., based on their design of the LARSEN 500, the only commercial lidar system currently producing bathymetric surveys.

The Scanning Hydrographic Operational Airborne Lidar Survey (SHOALS) system will operate out of a medium‐sized helicopter such as the Bell 212 at approximately 200 meters altitude where the laser scanning system generates a swath width of just over 140 meters. System requirements dictate a laser operating at 200 Hz in both the blue‐green wave length for maximum water depth penetration and the infrared for surface interface recognition. Each laser shot strikes the water surface at a known location where its energy is partially reflected back to the receiver and partially transmitted through the water column. Transmitted energy undergoes scattering and absorption along its path to the bottom where the remaining energy is then reflected back to the receiver.

The Transceiver, Positioning, Acquisition, Control and Display, and Ground Based Data Processing subsystems make up the SHOALS system. These subsystems have been designed, constructed, and currently are being laboratory tested prior to total system integration and field testing. This article presents the system's design and discusses system use following development.     

Shallow Water Bathymetry Derived from Green Wavelength Terrestrial Laser Scanner

Abstract

Shallow water bathymetry has proved to be a challenging task for remote sensing applications. In this work, Green-Wavelength Terrestrial Laser Scanning (GWTLS) is employed to survey nearshore bathymetry under clear atmospheric and water conditions. First, the obtained seabed points were corrected for refraction and then geo-registration, and filtering processes were exerted to obtain an accurate bathymetric surface. Terrain analysis was performed with respect to a reference surface derived from classical surveying techniques. The overall analysis has shown that the best results stem from 35° to 50° incident angles, whereas for angles higher than 65° measurements are not acceptable, although for the same angle in front and close to the instrument accuracy is considered acceptable due to the high laser power. Also, high resolution micro-topography, shallower than 1?m water depth, was managed to be captured. Systematic experimental approaches are expected to improve the GWTLS technique to detect bathymetry, which is anticipated to assist in mapping very shallow foreshore, tidal, and deltaic environments, to contribute conceptual into developing hybrid observation systems for coastal monitoring, and also to be applied in various maritime applications.