海洋測繪中激光測深的實際應用與精度研究

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激光測探技術具有測量速度快，籠罩率高，時空辨識率高的優(yōu)勢，因此，該技術在海洋測繪中得到了廣泛應用。其可以在短時間內測量很大面積的海疆。激光技術可以舉行海洋深度的測量，對水下地形舉行測繪，對深海舉行成像等。論文就這些方面舉行了分析，夢想給有關人士一些借鑒。

Laserdetectiontechnologyhastheadvantagesoffastmeasurement，highcoverageandhightemporalandspatialresolution.Therefore，ithasbeenwidelyusedinmarinesurveyingandmapping.Itcanmeasurealargeareaoftheseainashorttime.Lasertechnologycanmeasurethedepthoftheocean，mappingunderwatertopography，imagingthedeepsea，andsoon.Thethesisanalyzestheseaspectsandhopestogivesomereferencetothoseconcerned.

海洋測繪；激光測深；測量精度

marinemapping；lasersounding；measurementaccuracy

P75A1673-1069（2022）07-0185-02

1引言

海洋是人類賴以生存的根基，為了更好地開發(fā)海洋，對海洋舉行測繪分外重要。對于傳統(tǒng)的測繪技術而言，應用中工作人員工作量較大，涉及較多的外業(yè)操作，對于自然環(huán)境惡劣的地區(qū)很難實施策略，即使舉行測量也需要測量人員冒很大的風險，而且測量效率和測量精度也會受到影響，針對這一處境就需要應用激光測深技術，下面就對其舉行深入分析。

2海洋測繪中激光測深的工作原理分析

在測繪時使用激光技術，根據(jù)測量目標不同可以分為軟目標測量和硬目標測量。軟目標包括海洋外觀的風、溫壓等，硬目標包括海底地形地貌等。舉行硬目標測量過程中，相應的傳感器會放射激光脈沖，可以穿透樹林間隙和障礙物，得到精度較高的三維地形數(shù)據(jù)，利用配套的軟件舉行處理，就可以得到精度很高的等高線圖、DEM等，這一測量方法得到的數(shù)據(jù)主要包括三方面：第一點，可以得到激光束豎向值和水平方向值；其次點根據(jù)激光束傳播時間，得到被掃描點的儀器距離，上述這兩個數(shù)據(jù)可以計算出掃描點的三維坐標值，其反射強度用于顏色匹配，通過計算激光測量反射回來的時間，就可以計算出儀器和點間的距離。舉行軟目標測量時，激光可以在海洋大氣中傳播，在激光的照射之下，會展現(xiàn)好多種散射，由于其波長對比短，海面中的氣體分子、氣溶膠粒子、塵埃、霧、雨對激光具有很強的吸收才能和散射才能，導致信號較弱，探測器可以把光信號變?yōu)殡娦盘?，再將其舉行放大，舉行采樣和累加處理，再經(jīng)過連續(xù)測量，對回波信號舉行反演處理，就可以得到相關要素[1]。

3海洋測繪中激光測深的實際應用分析

3.1分析激光雷達測深技術的應用

在舉行海洋測試中經(jīng)常使用機載激光測深系統(tǒng)，觀測平臺是飛機，使用的傳感器是激光掃描測距系統(tǒng)，可以得到地面三維空間的信息，除此之外，還可以探測一些水下的目標，能夠有效監(jiān)測海洋的污染處境。這一系統(tǒng)構成并不繁雜，主要有GPS系統(tǒng)、慣性導航系統(tǒng)，還有動態(tài)差分GPS接收機，可以確定激光信號放射參考點位置，還可以對主光軸容貌參數(shù)舉行測定，對于激光測距儀而言，可以切實測量出參考點和地面激光腳點的距離。對于機載激光探測系統(tǒng)而言，經(jīng)常在近海水深舉行測量，或者舉行海底地貌的測量，這一系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，其測量籠罩率高[2]。

3.2分析測量海水外觀大氣的應用

在測量中主要用到主光軸容貌參數(shù)，其能夠測量氣溶膠、云、海外觀風場等，在概括應用過程中，測量信號時通過多普勒頻移，就可以有效計算激光返回波的信息，通過云形式來呈現(xiàn)測量對象的外觀特點，在概括測量中，儀器自身會放射激光束，光線直接照射到旋轉式的鏡頭中心，之后鏡頭會快速連續(xù)地旋轉，測量目標會被這些激光束掃射，當光線照射到物體上后，激光束就會重新反射到掃描儀上，然后系統(tǒng)內部的計算機對其舉行切實的計算，最終得到掃描儀和激光斑之間的距離。除此之外，該技術還可以切實、快速測量海面大氣的風切變、大氣湍流等，分析其是否會影響航海安好，可以為商業(yè)、軍事船只舉行導航。當前結合實際需要，國外企業(yè)已經(jīng)研制出了小型可移式多普勒激光雷達，在海上繁雜的環(huán)境中發(fā)揮著分外重要的作用。

3.3分析在水下應用的激光成像技術

對于水下機器人、潛艇而言，在水下查看特別有必要，在使用激光技術舉行探測的過程中，主要利用激光的一些特點，將其和一些具有特殊功能的光電器件舉行結合，在最大程度上抑制海水對光線的吸收和散射作用，這樣就可以得到最好的水下圖像，而且測量精度高。實際使用過程中，能夠有效對水下機器人舉行操縱，調整其在水下的移動路線，使用平面激光掃描相應的目標，利用CCD攝像機就可以得到全面的激光平面，利用激光器放射出激光束，在不同距離放射后，激光到達探測器的時間也不同。概括實踐應用時，探測器成像時，要先舉行快門選通，保持確定距離的反射光，就可以被探測器接收到，在此根基上，構建各個坐標系之間的轉換關系，可以確定亮條紋上各個點的三維坐標值，進而得到目標深度圖，其可以供給灰度圖像不能供給的三維信息，可以舉行海底局部數(shù)字地圖的繪制[3]。

3.4分析使用激光技術繪制海岸帶

我國的海岸線環(huán)境分外繁雜，實際勘察時條件也對比困難，將會影響勘察效果，當前的陸地測量儀器、船載測量儀器不能有效發(fā)揮其作用，實際操作時好多工作都要在野外舉行，具有很高的危害性，針對這一處境，在這一領域應用了移動激光掃描測量系統(tǒng)，這種設備形狀對比簡便，而且掃描頻率很高，具有很遠的掃描距離，針對海岸線對比繁雜，測量環(huán)境對比困難的區(qū)域可以有效舉行測量，得到切實的數(shù)據(jù)信息，除此之外，其能夠解決傳統(tǒng)海岸線測繪中經(jīng)常展現(xiàn)的岸線難以辨識的問題，保證測繪的精度。通過實際應用得知，這一激光掃描技術可以有效解決測繪人員登島困難的問題，可以對沒有明顯地物特點的區(qū)域舉行測量，因此受到宏大技術人員的青睞。

3.5分析在監(jiān)測海面油污的應用處境

舉行油污監(jiān)測時需要使用油污監(jiān)測系統(tǒng)，該技術具有切實性、實時性、高效性和主動性的特點，在測量過程中，油污中的化合物受到激光激發(fā)之后，系統(tǒng)可以甄別熒光數(shù)據(jù)，進而得到油污的概括數(shù)據(jù)，包括油污的面積、體量、類型等，實時舉行油污預警，這樣在展現(xiàn)海洋油污之初，就可以實時通知相關治理部門，提升了工作效率，降低了海洋油污的發(fā)生。

4海洋測繪中激光測深精度研究

概括測量過程中，通過高速數(shù)字化儀就可以對水中的激光回波信號舉行采樣，之后結合波形處境切實判斷海底、水表的時間位置，計算水深時利用二者的時間差就可以得到，由此可見，計算水中斜距處境時，也由海底到海面時間差的精度抉擇。通常處境下，水中斜距的測量誤差和使用實際算法有直接關系，一般當確定飛行時間間隔Δt后，還需要確定海底和海表中的某一點是否為峰值。因此為了保證測量精度，要先確定海表的時間，海表波形具有最小的上升時間，所以測量精度較高，但是對于海底回波脈沖寬度而言，主要由激光脈沖在水中開展的處境抉擇，對于激光脈沖而言，其展寬和接收視場角、掃描天頂角、海水參數(shù)有直接的關系。結合相關測量人員的估計在掃描天頂角15°到20°范圍中，散射深度小于6時，在傳播過程中導致深度偏差在5cm以下，因此技術人員領會這些原理之后，就可以有效舉行校正。除此之外，海水折射率估計展現(xiàn)偏差，也會導致測量精度偏差問題，因此要做好海面波高的斜率譜分布的分析，例如當海面風速在10m/s到12m/s時，技術人員沒有舉行波浪校準，在海浪斜率的影響下，就會導致測量深度展現(xiàn)誤差，一般深度誤差是水深的1%～2%，但是校正海浪之后，所存在的誤差就分外小，幾乎可以疏忽不計。

5結語

通過以上對海洋測繪中激光測深的實際應用與精度分析，察覺激光測繪在海洋方面的應用具有先天優(yōu)勢，其測量速度快，測量面積廣，而且測深精度高，可以舉行海底地形圖的繪制，還可以舉行海岸線的測繪。為了保證測量的精度，務必考慮相關影響因素，在測量中有效約束變量，制止其對測量深