1 吉林大学 地球探测科学与技术学院，吉林 长春 130000
2 上海工程技术大学 城市轨道交通学院，上海 201620
3 武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北 武汉 430079
4 自然资源部海洋遥测技术创新中心，山东 青岛 266061
单频机载激光雷达测深系统凭借低成本、低负载、高采样率等优势成为大范围海岸带地形地貌探测的理想选择。然而如何解决单频局限，在不依赖辅助传感器情况下实现全波形数据的准确划分成为精确点位坐标解算的关键环节。目前基于全波形形态特征进行波形分类研究缺乏系统性评估分析和普遍性结论。该研究尝试从全波形空间形态入手，细化了波形类别（异常波形、过拟合波形、陆地波形、海面波形和测深波形），在已有波形特征基础上，系统分析了不同类别波形的形态特征差异，有针对性地提取了24维波形特征并基于随机森林特征选择和分类模型完成了各特征分类性能及最佳特征组合评估与定量分析。研究证明，包括相邻两点间振幅偏差、震荡主频等在内的6维特征组合对5种波形的分类效果最好，总体分类精度可达98.55%，Kappa系数为0.9820。为了验证特征的普适性，另外选取了一块实验区域进行验证，得到水陆分类的总体精度为96.81%。
机载激光雷达测深 全波形 波形特征 波形分类 airborne LiDAR bathymetry full waveform waveform characteristics waveform classification 红外与激光工程
2023, 52(9): 20230096
红外与激光工程
2022, 51(10): 20220003
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100101
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国自然资源航空物探遥感中心，北京 100083
4 Teledyne Optech, Inc., Ontario L4K5Z8, Canada
机载激光雷达水深测量是海岸带海陆一体地形测量的一种有效技术。目前，我国尚未形成成熟的实用化机载激光雷达测深系统，也缺乏大规模机载激光雷达测深生产应用经验，急需开展机载激光雷达测深系统应用测试。基于CZMIL Nova Ⅱ机载激光雷达测深系统，在我国海南、广东、广西等南海北部海岸带，开展了机载激光雷达最大测深、测量精度、测量效率等3个方面的应用测试。结果表明，海南蜈支洲岛、广西涠洲岛、广东台山市赤溪镇3个典型区成图最大测深分别达到30、16、3 m，基本符合系统标称测深能力，最大测深受水体清澈度、底质反射率、飞行航高等多种因素影响；海南蜈支洲岛海域30 m深度附近的深度测量精度为0.369 m，符合系统标称精度；基于运-12E型飞机平台，采用常规飞行参数，1个架次有效飞行面积约100 km2、测线长度约500 km，一年可飞行面积约8 000～12 000 km2，测线长度约40 000～60 000 km。此次机载激光雷达测深系统在中国海岸带的大规模应用测试对国内机载激光雷达测深技术研发与应用具有重要参考意义和科学价值。
机载激光雷达测深 海岸带 南海 最大测深 测深精度 airborne lidar bathymetry CZMIL Nova Ⅱ CZMIL Nova Ⅱ coastal zone South China Sea maximum depth penetration depth measurement accuracy 红外与激光工程
2020, 49(S2): 20200317
1 山东科技大学 测绘科学与工程学院, 山东 青岛 266590
2 山东科技大学 海洋工程研究院, 山东 青岛266590
3 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
4 杭州中科天维科技有限公司, 上海 201800
5 国家海洋局第二海洋研究所, 浙江 杭州 310012
根据机载激光测深系统扫描部分结构,针对圆镜偏轴卵形扫描方式, 从光束发射方向出发, 基于扫描结构轴向关系利用光线反射定律推导出激光出射方向向量, 结合激光出射位置到海表点距离获得海面激光点坐标; 依据光线折射定律, 利用变折射率光线追踪算法推导出海底测深点坐标计算公式, 建立海面激光入射点及海底测深点坐标严密计算模型。根据模型定位公式, 分析扫描系统视准轴误差影响, 通过数值模拟, 分析扫描系统视准轴误差对定位精度影响, 为扫描系统单体设备加工、装调、集成检校提供依据, 为机载雷达测深系统提供海底测点精确计算、改正提供参考。
机载激光雷达测深 测深定位模型 卵形扫描 视准轴误差 airborne lidar bathymetry bathymetry positioning model oval scanning boresight error 红外与激光工程
2019, 48(6): 0606005
1 深圳大学海岸带地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳大学空间信息智能感知与服务深圳市重点实验室, 广东 深圳 518060
3 地理国情监测国家测绘地理信息局重点实验室， 湖北 武汉 430079
4 Teledyne Optech, Inc, Ontario L4K5Z8, Canada
机载激光雷达测深是近年来蓬勃发展的主动式水深测量方法， 能够快速精准地获取近岸水深和水下地形， 特别是对于浅海、 岛礁等船只无法达到的区域具有显著优势。 而机载激光雷达系统的测深能力主要受到水体浑浊度的影响。 激光测深实验中对实验区域的水体浑浊度研究将有助于实验方案的设计。 以中国海南岛沿岸海域为例， 研究了该海域水体浑浊度和机载激光雷达测深系统CZMIL(coastal zone mapping and imaging LiDAR)测深能力之间的关系， 建立了运用水体漫衰减系数估算机载激光雷达测深系统测深能力的算法。 首先分析并确定了实验区域的漫衰减系数Kd(490)反演算法； 其次， 运用该区域实测光学数据建立了漫衰减系数Kd(490)和Kd(532)之间的数值关系； 接着总结了Kd(532)和CZMIL系统最大测深值之间的关系； 最后运用MODIS数据合成了海南岛沿岸海域在CZMIL系统海道测量模式下的测深能力空间分布图， 重点分析了海口和陵水附近海域的最大可测水深分布情况。 为海南岛沿岸海域开展激光测深实验提供了参考和依据。
海洋光学 漫衰减系数 光谱分析 海南岛 激光测深 Ocean optics Diffuse attenuation coefficient Spectral analysis Hainan Island Coastal zone mapping and imaging LiDAR CZMIL LiDAR bathymetry 光谱学与光谱分析
2018, 38(5): 1582
