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。     

机载激光测深技术

首先基于海水的光学特性介绍了机载激光测深原理,然后根据国内外的研究现状介绍了机载激光测深系统的性能指标和系统构成,最后介绍了在海底地形测量、障碍物探测、近岸海洋工程建设等方面的应用。为从事机载激光测深系统研发和应用的技术人员提供相关原理和背景参考。     

机载激光测深技术进展及应用

回顾了机载激光测深技术的发展历史，对当前主要系统的组成与功能，技术水平进展，相对于常规测深技术的优势和制约因素等进行了剖析，最后讨论了该技术的发展趋势和运用前景。     

机载激光海洋测深技术综述

机载激光海洋测深是利用机载激光发射和接收设备 ,通过发射大功率脉冲激光 ,进行海洋水底探测的先进技术。该技术基于海水中存在一个类似于大气的透光窗口(即海水对０．４７～０．５８μｍ之间波长范围内的蓝绿光的衰减系数最小 ) ,通过从飞机上由激光雷达向下发射高功率、窄脉冲激光 (典型值 :２～５ＭＷ ,５～１０ｎｓ ,波长为０．５３２μｍ蓝绿光激光和波长为１．０６４μｍ红外激光 ) ,同时测量水面反射光 (主要是红外激光 )与海底反射光的走时差 ,并结合蓝绿光的入射角度、海水的折射率等因素进行综合计算 ,获得被测点的水深值。再与…     

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LiDAR海岸地形测量技术及其应用

机载LiDAR测量技术发展迅速,应用日益广泛。概括了机载LiDAR测量技术发展、工作原理和应用现状,结合海洋测绘需求,论述了机载LiDAR技术应用的可行性、方法和精度,分析了海岸地形测绘应用的前景,为提高作业部门新技术的理论基础,推进机载LiDAR测量技术在海洋测绘领域的应用提供支持。     

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。     

基于高斯与小波的机载测深LiDAR波形分解算法

波形分解是机载测深LiDAR数据处理的关键环节,为水深计算、底质类型反演和水体浑浊度分析等提供基础信息。针对传统测深LiDAR波形分解算法受噪声干扰严重、对微弱及叠加信号分解不准确的问题,提出一种新的波形分解算法。对原始波形经小波滤波后,计算滤波前后尾段波形的差异,估计回波信号的噪声;利用高斯模型,从原始波形数据中不断分解出经LM算法优化参数后的波形分量,直到剩余波形中最大峰值与优化后的参数小于一定阈值。通过南海实测数据进行验证,实验结果表明:该算法分解弱回波能力强,不论在浅水(回波发生叠加)还是深水,其分解精度均优于传统算法。     

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在海岸带地形测量中的应用

介绍了机载LiDAR的工作原理、数据处理流程和在海岸带地形测量中的主要应用。其中近红外机载LiDAR在滩涂、孤立海岛以及其他恶劣环境地区可快速、准确地获取地表信息;而双波段机载LiDAR则可解决海岸带5 m水深线以浅的测量难题。     

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。     

低空旋翼无人机载LiDAR系统在海岛测绘中的应用

低空旋翼无人机载LiDAR系统通过无人机平台集成三维激光扫描仪、定位定姿系统(Positioning and Orientation System,POS)为快速获取海岛、海岸带等测区地理信息提供了一种新的解决方案。首先比较了旋翼无人机LiDAR系统与传统机载LiDAR系统的不同之处,然后在海岛测绘实例中分别使用中海达ARS-100机载LiDAR系统和华测AS-300H机载LiDAR系统进行了同一海岛地形测绘,期间使用GNSS RTK技术采集地面特征点三维坐标作为校核点,检验了两种国产旋翼无人机载LiDAR测量系统在海岛测绘中的定位精度,实验结果表明两种国产设备绝对精度均达到±10 cm以内,验证了旋翼无人机载LiDAR技术在海岛礁测绘中的可行性。     

海岸地形无人机测绘系统选型分析

根据海洋测绘的技术要求和特点,论述无人机测绘技术的发展及其性能指标,分析无人机航摄作业的主要难点和要求,提出海岸地形无人机测绘系统选型条件,并针对国内典型的无人机测绘系统进行选型分析,得出明确结论,为海洋测绘无人机测绘系统建设提供支撑。     

导航卫星在海洋测绘中的应用及其展望

回顾了卫星多普勒定位和GPS卫星定位技术在我国海洋测绘中的应用,进而展望了GNSS在下述几方面将成为海洋测绘未来应用的新亮点:导航卫星将为海洋强国建设发挥重大作用;GNSS三频接收机将为海域测量开创新篇章;GNSS导航卫星能够为机载激光测深系统提供更高精度的在航7维状态参数和3维姿态参数.     

载人潜水器在深海海洋测绘中的应用

介绍了载人潜水器的特点及其在深海海洋测绘中的重要作用,详细论述了美、法、日、俄等国的载人潜水器在深海海洋测绘中的应用现状,并对我国"蛟龙"号载人潜水器在深海海洋测绘中的应用进行了展望。     

海洋测绘信息数字平台系统应用研究

海洋测绘信息数字平台系统是海军出版社海洋测绘资料信息化建设项目,解决了制约数字化制图技术条件下海洋测绘资料管理、服务、保障手段落后这一技术瓶颈问题.详细介绍了海洋测绘信息数字平台系统功能及创新点,并就系统对海洋测绘成果管理建设的具体应用及效益进行详细分析和研究.     

海岸带卫星影像的处理和应用研究

针对海岸带卫星影像的数据特点和控制点资料的来源情况,采用平面控制模型,深入研究了不同情况下卫星影像的纠正处理方法,解决了海岸带卫星影像在缺少卫星轨道参数和控制点资料的情况下的影像纠正难题,为卫星影像在海洋测绘领域的快速推广应用提供可行有效的处理方法和流程。     

我国海洋测绘发展历程

介绍了我国海洋测绘的发展情况。主要从机构沿革、技术发展、测绘教育、科学研究、产品生产等方面进行了综述,并根据具有历史意义的事件,将新中国海洋测绘的发展历史概略地分为四个阶段,分段总结了海洋测绘的发展情况。     

CCD技术在海洋测绘领域中的应用

CCD技术指的是CCD器件及其应用技术,这种非接触的测量手段极其适合海洋测量.在测绘领域,摄像是CCD技术最基本的应用,通过对摄取图像的不同处理派生出不同的用途.介绍了CCD的工作原理,以具体实例探讨CCD在海洋测绘领域中的不同用途.