摘要:在现代化社会的发展中,科技技术发挥重要作用,在各领域中都广泛应用,可满足各领域的发展需求,充分发挥出自身的重要作用与价值。尤其是在浅海水深测绘领域中,我国相关部门加大对机载激光技术的研究力度,通过对新进科技技术的引进与应用,全面提升机载激光技术水平,传统化的船载多波束回声测深法,已经无法满足现代化浅海水深测绘需求,还需要提高其测量精度,有效解决船载多波束回声测深法所存在的相关问题,成为高效快速的测绘技术,扩大其应用范围,为浅海水深测绘提供重要技术。
关键词:机载激光技术;水深测绘;海底地形
在海底地形测绘工作环节中,最重要的基础工作就是水深测绘,为确保此项工作顺利地开展与实施,我国相关部门与人员对此提高重视度,并引进先进技术,对传统化多波束回声测深技术进行优化,全面提升测绘技术水平与效率。目前,机载激光技术已经广泛地应用在浅海水深测绘环节中,降低人工测绘难度,促进浅海水深测绘的智能化、科学化发展。在实际测绘的过程中,相关工作人员可根据测绘工作标准与相关要求,把相关信息数据记录与分析,制定出相应的测绘方案,既使机载激光技术全面发挥出自身的优势与特点,又满足浅海水深测绘工作需求,发挥出机载激光技术重要价值。
一、机载激光技术原理分析
目前,在浅海水深测绘工作中,最常应用的就是机载激光技术,从机载激光技术独特性质分析,对其原理的分析,我们选择双波段机载激光测深系统为主,基于此条件下,把两种不同波长的激光发射到海面上,假设两种波长分别为1064m、532nm,其中1064nm的为红外激光,而532nm为绿光,红外激光在海面上的穿透性比较差,只能发射到海面的位置,大部分的光都被反射回来。而532nm的绿光则与其不同,发射在“海洋光学窗口”位置,此时海水对光的吸收能力最弱,所以绿光的穿透性比较强,会穿透海底后才被反射回来。那么相关工作人员就可以根据其实际情况,对1064nm红外激光进行水面测绘,选择532nm绿色进行水底激光测绘,通过对口水面与水底两次激光回波时间间隔进行计算,可得出某点的水深值[1]。需要注意的是,机载激光技术的应用,由于传播介质的不同,其传播速度也存在着差异性,在计算的过程中,要考虑到水体的折射率,选择机载激光测深公式进行相应的计算,由h=1/2c*△t/n表示,其中h代表水深、c代表空气中激光的传播速度、△t代表接收器接收海面回波信号与海底回波信号的时间间隔、n代表海水折射率。相关工作人员可根据实际测绘的数值准确地代入到公式中,就可计算出h的测绘值。
二、机载激光技术的浅海水深测绘运用分析
针对机载激光技术的浅海水深测绘运用的分析,最重要的基础前提是对其原理前面掌握,在实际应用的过程中对机载激光技术的正确应用,还需考虑到海水动态性、复杂性等因素,在应用前对各项影响因素的全面分析,并制定出相应的解决措施,从而确保机载激光技术测绘的准确性,满足浅海水深测绘运营需求。
(一)激光能量技术应用
通过对机载激光技术原理的分析,我们可了解到机载激光技术应用在浅海水深测绘中的应用,包括红外激光与绿光,由于红外激光的穿透力比较差,会受到一些因素的影响,而使其所发出的光被折射回来,那么为确保绿色激光发挥出自大的效应,还需要确保其能量,只有能量充足的情况下,才能确保其完全穿透水体而直达海底[2]。
通常情况下,会选择较高的激光能量对应较低的激光发射频率,但是会使激光点云密度变稀,为海底地形的勘察与测绘等造成一定的影响,同时,在实际应用的过程中,还要确保人员的生命安全,可采用扩大光斑面积限制单位面积激光能量,从而使其吸收到更多的回波能量。因此,还需要引起工作人员的重视,能够对激光能量的选取科学、合理,无论是对激光穿透力还是对飞行成本等因素都详细分析,制定完善的实施方案,各项工作的操作与实施都具有科学性,从而提升机载激光技术水平。
(二)点云分类滤波技术应用
机载激光系统可对陆地、浅海点云进行同时搜集,那么在后期计算h时,还需对陆地、水体点云的区分计算。例如:我们选择的是机载激光SHOALS_3000T系统,那么在该系统的第三光通道中,就会对647nm红外激光拉曼散射信号进行相应的处理,如果在应用前,相关工作人员未在第三光通道进行设置,那么系统依然只是对1064nm红外波段处理,使海面、陆地点云区分开。结合目前其应用情况的分析,也有一些学者对其进行了研究,采用测深系统同步获取影像、视频信息,并使其与全波形数据综合处理,达到了预期的使用效果[3]。基于此条件下,对陆地、海点云数据的滤波,主要的目的是把非地形点进行过滤,避免增加工作负担,还可确保测绘数据的准确性。考虑到影响因素的不同,对其滤波方法可合理选择,详细掌握海底地形,并与陆面地形的对接,有效避免对海底地形质量产生影响。
(三)激光传播路径
由于海面上的影响因素比较多,使海面上会经常出现一些白浪,甚至是大量的气泡,那么对机载激光技术的应用,就会产生大量的激光折射,增加激光传播难度,使海面上激光传播路径越来越复杂。再加上海水潮汐、风浪、洋流运动等,会对机载激光测深精度产生影响[4]。对此,在机载激光技术应用的过程中,还需要相关工作人员能够对此提高重视度,详细分析影响机载激光测深质量的各项因素,具有针对性地采取相应的解决措施。与此同时,还需制定相应的应急方案,例如将:海里随机出现的鱼群、其他水下目标等,通过对应急方案的制定,可对激光回波影响因素的分析,具有针对性地采取相应的解决措施,从而确保机载激光测绘质量。
(四)测深误差改正技术应用
通常情况下,对海域各项情况的分析,工作人员们都是以海图为主,那么在海图中所标记的海水深度及时图载水深。由于海水面会受到各项影响因素的影响,那么海图中所给出的影海水深度存在一定的误差,当然所给出的误差是在可控制的范围内,影响因素不同,那么水深测绘数据也不同,还需结合实际情况全面分析。而对陆地观测,无法准确地设置出海洋控制点,为确保测绘数据的准确性与科学性,还需采用测深误差改正技术对其进行重复观测,把每次观测的信息数据详细记录,针对每次测绘数据的综合分析,从而确保海水深度。对观测结果的改正是必要的,而改正的内容也比较多,无论是波浪改正还是潮汐改正,都需采用测深误差改正技术,从而确保测绘结果的合理性。
结语:
综上所述,针对机载激光技术的运用,还需考虑到海面测绘环节中的各项影响因素,在实际应用前相关工作人员对海面及测绘标准详细分析,制定出科学合理的测绘方案,并制定相应的应急方案,可针对测绘工作中的应急事情及时处理,尤其是对海洋水体特殊性、动态性、复杂性等考虑,需对机载激光技术不断研发与创新,全面提升机载激光技术水平,确保点云分类滤波技术、测深误差改正技术等充分发挥出自身的优势与作用,从而使机载激光技术满足浅海水深测绘需求。
参考文献:
[1]王林振,曹彬才,栾奎峰,张翔,沈蔚.基于机载激光技术的浅海水深测绘应用分析[J].海洋科学,2017(4).
[2]梁向棋.机载激光测深技术在长江航道水深测量中的应用[J].中国水运.航道科技,2018,538(02):80-83.
[3]王越.机载激光浅海测深技术的现状和发展[J].测绘地理信息,2018(03):44-48+73.
[4]刘璟博.工程测绘中激光雷达测绘技术的运用[J].华东科技:学术版,2017:1.