机载激光雷达海洋测深技术

机载激光雷达海洋测深技术01020304052020/6/6目录海洋测深概述机载激光测深系统构成机载激光测深的关键技术机载激光测深系统的应用机载激光测深基本原理01海洋测深概述2020/6/6海洋测深技术常规的海洋遥感水深反演技术单波束测深技术多波束测深技术机载激光测深在含有盐、气泡和浮游生物的海水中，光波和电磁波的衰减都非常大，声波在海水中衰减小、传播距离长，因此基于声波的回声测深技术是应用最广最为成熟的水深测量技术。多波束测深系统是一个全覆盖式声纳测深系统，其波束在海底的覆盖宽度是水深的3～7倍，个别系统最大可达10倍。在深水测区具有很大的优势，但在水深小于50m的浅水区或存在暗礁时，声呐测量技术往往使用受限，测量效率也急剧下降，且存在着严重的安全隐患。2020/6/6基于声波的回声测深技术机载激光测深机载激光测深系统(LiDAR)的最初目的主要是获取困难地区的数字高程模型数据。近几年,机载激光雷达技术为浅海、岛礁、暗礁等传统手段难以开展的水深测量提供了新的解决方案。20世纪70年代，人们发现光波在海水中的最佳透光窗口后，机载激光测深技术得到了迅速的发展。最佳透光窗口：波长为0.47～0.58μm之间的蓝绿光表现出了衰减系数最小的特性。特点：精度高、分辨率高、灵活机动、测点密度高、测量周期短和覆盖面广；同时测量水上、水下三维地形，不需要进行数据融合，真正实现了水陆一体化无缝测量。与多波束测深系统不同的是，机载激光测深系统由于在海底的覆盖宽度仅仅与飞机的航高有关，而与要测量的水深无关，因此特别适合于沿岸浅水区的全覆盖水深测量。2020/6/602机载激光测深基本原理2020/6/6双色激光机载LiDAＲ测深系统利用装在飞机下部的激光发射器斜向海面发射两种不同波长的激光束。波长为1064nm的红外光因无法穿透海面而被海面沿原路径反射，波长为532nm的蓝绿光则以一定折射角度穿透海面到达海底，并被海底沿入射路径反射，两种波长的激光束均被光学接收系统接收。根据两种波长激光束返回的时间差和蓝绿激光的入射角度、海水折射率等因素综合计算，可得出测量点的瞬时水深值。再与定位信息、姿态信息、潮汐数据结合，即可得到测量点在地理坐标系下的位置和基于深度基准面的水深值。随着技术的进一步发展，当前出现了单色激光机载LiDAＲ测深系统。单色激光机载LiDAＲ测深系统仅采用波长为532nm的蓝绿激光作为激光器发射光源，其一部分激光束到达海面后沿原路径反射，另一部分激光束则穿透海面到达海底，经海底反射沿原路径返回，并被激光接收器接收。根据二者到达接收器的时间差，即可计算出海水的深度。采用单色激光作为发射源，既简化系统结构，又不需双色激光同步而提高测深精度，是机载LiDAＲ测深系统的发展趋势2020/6/62020/6/6主动式遥测技术，利用的是光在海水中的传播特性。按照波段数量可分为双色激光机载LiDAＲ测深系统和单色激光机载LiDAＲ测深系统。2020/6/62020/6/62020/6/6