机载激光测深系统测深误差源的研究

机载激光测深系统将成为21世纪精细测绘海底地形和探测水下目标的高新技术设备。本文论述了影响机载激光测深精度的附设误差和海水深度的测量误差两大误差源。     

外军机载激光测深技术综述

本文较全面概述外军机载激光测深技术的实践和可行性应用情况，以及实践中应当解决的几个技术问题。     

机载激光测深数据处理研究综述

水下地形测量及数据处理是海洋测绘的重要组成部分。近年,机载激光测深技术的快速发展有效减弱了传统声测深在浅水区、海岛礁附近区域等复杂地形作业的难度,是可靠的、高效的新技术手段。本文简要介绍机载激光测深的基本原理与误差来源,在此基础上详细分析机载激光测深数据后处理的关键内容。文末,结合当前机载激光测深技术的研究以及发展现状,就今后的应用前景进行了预测。     

机载激光浅海测深技术的现状和发展

水深测量是海洋测绘的重要内容。传统的船载多波束回声测深方法虽然具有较高的测量精度,但无法进入沿岸浅水区域和海礁密集区域。近年来,机载LiDAR的出现和发展填补了沿海浅水区域水深测量技术的空白,已成为一种快速高效的水深及海底地形探测方法。本文介绍了现有的几种有代表性的机载激光测深系统,给出了机载激光测深数据处理流程,分析了机载激光测深的关键技术,归纳并总结了该技术目前所存在的技术难点和未来的发展趋势。     

机载激光测深的技术装备

本文介绍了机载激光测深仪的发展历史和现状及其技术原理、特点和使用范围，并简述了激光测深仪的发展趋势，仅供广大测绘工作者参考。     

机载激光测深中的波浪改正技术

基于我国新研制的机载激光测深系统基本配置,提出了3种可供选择的波浪改正计算方案(也称为深度值归算方案),具体分析了3种方案的适用条件和应用范围,并从理论上对3种改正模型的计算精度进行了估算。     

多波束和机载激光测深位置归算及载体姿态影响研究

我国继研制成功多波束测深系统后,正在着手研制机载激光测深系统。本文根据以上两种测深新技术的特点,全面推导了条带式深度测量位置归算的严密计算公式及其相应的精度估算公式,在推演过程中,充分顾及了海洋测量的动态效应即载体姿态的影响。本文最后还结合我国自行研制的实际系统参数数据,对位置归算改正的量值大小进行了数值计算和精度评定。     

激光海水测深系统中激光器的选择

激光器的性能将对机载激光海水测深系统的工作范围、精度等产生一系列影响。详细讨论了该系统对激光器的要求。详细讨论了该系统对激光器的要求,并据此对激光器进行了选择。     

定角圆锥扫描式机载激光测深系统定位模型与精度评价

从定角圆锥扫描式机载激光测深系统激光测距仪内部结构出发,推导了棱镜、大气、海水中激光光线方向矢量方程,结合GPS/INS定位定姿系统,推导出激光脚点在成图坐标系中的定位模型。充分考虑对机载激光测深系统定位精度产生影响的各个因素,通过误差传播定律给出了圆锥扫描式机载激光测深系统的综合精度评价模型。参照国际上应用广泛的相关仪器系统参数、指标,对机载激光测深系统的定位精度进行实际计算,并对定位模型中涉及的主要误差源进行分析和讨论。     

机载激光测深水深点空间位置的计算方法

介绍计算机载激光测深采样点空间位置的一种方法,其中要求建立必要的坐标系,并进行一系列坐标变换。设计计算扫描仪中心位置的两种方案。给出机载激光测深水深点在WGS-84坐标系下的计算公式。     

机载激光测深技术及其研究进展

水下地形测量是进行海洋科学研究的基础,也是海洋测绘的重要工作内容。近年来,机载激光测深技术的提出与应用有效地弥补了以舰船为载体的传统声学测深方法在近海浅水区作业存在的技术缺陷,也为相关工程问题的解决提供了新的技术手段。详细介绍了机载激光测深技术的基本原理与误差来源,概括与总结了国内外研究机构在系统研制及其有关算法研究方面的进展情况,并在此基础上分析了该技术在近海浅水区域的作业优势与所存在的关键性问题,以供相关研究参考。最后,结合机载激光测深技术目前的研究现状对未来该技术可能的发展方向进行了展望。     

多波束测深系统在水库测量中的应用

在介绍多波束测深系统的组成及基本性能的基础上,讨论了影响多波束测深系统测量精度的主要因素;并针对水库测量的应用特性,分析了多波束测深系统在水库测量中的主要技术流程和处理方法,提出了不同产品应用的解决方案。     

机载激光测深海面扫描轨迹计算与分析

介绍了机载激光测深技术的椭圆扫描原理,推导出在椭圆扫描方式下计算激光海面扫描轨迹的数学模型,并进行了编程模拟运算、绘图和扫描特征分析。     

机载激光测深近水面渗透误差修正的半经验波形分解方法

信号检测精度是影响机载激光测深最终测量成果的一项关键因素。针对绿激光在水面存在的近水面渗透现象,为提高水面信号检测精度,本文提出一种半经验波形分解方法。该方法通过简化激光辐射传输过程构建一种符合波形实际情况的半经验信号卷积模型,并利用基于航迹和影像数据人工选取的深水波形样本估计模型中水体参数初值及取值范围,在波形先验的约束下基于信赖域算法实现波形各组成部分的精确重构,从而确定水面信号位置并修正近水面渗透误差。试验结果表明,本文方法在波形分解中将理论与经验结合,可较好地适应不同水深下的波形,能够在保证高拟合度的同时提升水面信号的检测精度,相比去卷积算法和传统波形分解方法,本文方法在精度上分别提高了44%和51%。     

圆扫描式机载激光测深系统检校模型及仿真分析

为了提升圆扫描式机载激光测深系统的定位精度,提出了一种检校思路:在平面区域获取激光点云时,系统误差和随机误差使得本应共面的激光点云不再共面,通过将激光点云拟合到单个平面上达到纠正点云位置的目的。首先推导了简单模式下圆扫描式机载激光测深系统定位模型,并从直线与平面交会的数学原理出发模拟激光光线与海面的交会过程,根据折射原理解算激光光线在水中的方向矢量,联合激光光线在水中的直线方程和海底面数学方程解算激光脚点的位置。然后,引入未知数先验方差,推导了参数加权最小二乘平差模型,为后面检校模型的解算奠定基础。最后,推导了用于检校的平差数学模型和详细的计算过程,对检校过程进行了模拟计算和分析讨论,得出了一些有益于检校过程的结论。     

机载激光雷达测深数据处理与应用

机载激光雷达测深系统(ALB)是除声呐测深系统之外最可靠的遥感水深测量系统。随着ALB的商业化,越来越多的研究机构能够获取到水体全回波数据,对水体全回波数据的处理方法也越来越多。本文首先介绍ALB测量原理的基础上,对全波数据的预处理和波峰搜索算法进行概述,并对这些处理方法的优缺点进行总结。考虑到激光脉冲和水面、水体以及水底的作用是个复杂的过程,所以文章接着分析了影响ALB测深精度的主要因素(水深、水质和水下底质反射率),并在最后总结归纳了ALB系统在水下地物分类中的最新应用现状和未来应用的发展趋势。     

一种改进的机载激光测深深度偏差模型

机载激光测深在潮间带获取海底地形应用中具有高效、灵活、经济等优点,但测深精度受海洋水文参数和仪器测量参数影响严重,传统偏差模型因顾及的要素不全面,修正精度不高。因此,采用逐步回归法构建了一种改进的顾及水深、水体含沙量、波束扫描角和传感器高度等参数的深度偏差修正模型。实验结果表明,机载激光测深原始水深经传统偏差模型和改进偏差模型修正后均能满足国际海道测量组织（International Hydrographic Organization,IHO）一等测深标准,且改进模型修正精度优于传统模型修正精度。     

机载激光测深去卷积信号提取方法的比较

为提高机载激光测深信号提取的精度,在测深波形数据处理中引入去卷积信号提取方法,即利用去卷积对波形进行预处理,再对去卷积后的波形实现峰值检测,以精确确定测深信号位置。通过定义性能评定指标对维纳滤波去卷积、非负最小二乘、理查德森-露西去卷积、盲源去卷积4种常用去卷积算法的信号复原能力进行对比分析,并对去卷积信号提取方法的信号检测能力进行验证。试验结果表明,理查德森-露西去卷积算法能够显著提高测深信号分辨率,且算法适应性强,成功率高;相比传统的峰值检测方法,去卷积信号提取方法具有更高的信号检测率、精度和更广的测深范围。     

机载激光测深波形去噪算法对比分析

对机载激光测深数据进行去噪拟合是提取水底地形的关键步骤.本文对比了小波自适应阈值去噪、经验模型去噪(EMD)以及联合去噪的效果,利用多元高斯拟合对去噪效果进行检验.对比得到了最优去噪算法及最优参数选择,实现对海底特征的高精度提取.结果表明:在测深数据进行小波阈值去噪时,固定阈值小波去噪效果优于其他去噪效果,去噪分解层级...