映射最后一个边界

阿拉斯加是美国人口稠密但最大的州。以各种风景和寒冷的天气而闻名,在冬季,旅行可能很困难。在该州的北部,苔原很广泛,冬季克利群岛苛刻,使用冰路很受欢迎,并且对于运输资源是必不可少的。由于该州的规模大于20英亩,因此拥有超过20英亩的湖泊,因此需要对景观有清晰的了解,以最好地确定这些道路可以安全和可持续地建造。德克萨斯大学奥斯汀分校的研究部门的经济地质局(The Bureau)着手使用Leica Chiroptera空中激光雷达(Leica Chiroptera Airmorne Lidar System2014年的阿拉斯加北部斜坡。

A unique landscape
阿拉斯加北坡微观图支持北极苔原环境中各种潜在的鱼类栖息地水体和湿地地区。一般而言,浅水湖泊深度不到2米,是该地区苔原景观的主要组成部分,它们占总面积的约20%。它们在一个日历年中只有几周的时间完全无冰,因此我们安排了相应的实地考察,从7月中旬开始,并于8月初结束。

The lakes’ depth, ice growth, and decay determine whether they are suitable habitat for wildlife and aquatic fauna, as well as for industrial development. Ice accumulation is assumed to be 1.5 to 2 m thick in this area, and liquid water most likely lies below in the central basins of these lakes if the water is deeper than 2 m. Survey findings were particularly important because they would reveal lakes deeper than 2 m, suitable for building ice roads, but with potential fish habitat. Findings were also expected to assist other environmental and hydrological assessments in the area.

研究科学家约翰·安德鲁斯(John Andrews)说:“由于成千上万的湖泊(浊度水平都不同)散布在整个调查区域,并挑战了限制空中调查活动的天气条件,这肯定不是一件容易的事。”和整体后勤支持。“不过,随着空降激光雷达的测量,我们能够在传统的调查方法不可行的领域获得非常详细且精确的地形和测深数据。”

Flying with double the scanning power
A total of 95 lines were flown to cover the entire survey area, where line numbers increased in the westerly direction. The average flight line was approximately 50 km long. To ensure complete coverage, the flight line spacing was set at 160 to 180 m, where the ground laser swath footprint was calculated to be 280 to 290 m wide. To compensate for the changing ground elevation (30 m in the north, 95 m in the south), atmospheric pressure was monitored during flights to maintain a constant flight altitude and swath above the ground.

Chiroptera使用两个LiDAR扫描仪获取地形和测深数据。从地形激光雷达(红色波长)的数据以300 kHz的速度发射,并用于获取有关植被高度和地球地形的高分辨率3-D位置数据。从测深痛(绿色波长)的数据以35 kHz发射,并用于确定与水相关的统计数据。例如深度,体积和面积大小。我们还分别在400 m和1700 m处收集了彩色和天然彩色图像,以目视参考和正截止性目的。

该局的研究科学家约翰·霍普(John Hupp)说:“该项目的技术基石是脊翅目机载的激光雷达和成像系统。”“同时收集高分辨率的图像与激光雷达数据使我们能够轻松区分水体,植被特征,湿地和高地,从而节省了我们与其他常规类型的调查相比,节省了我们的时间和成本。”

对于两种激光雷达扫描仪,与在Deadhorse机场跑道路面上收集的地面控制点相比,平均垂直偏移量在小于1 cm的情况下测量,而标准偏差则在约3厘米处计算出来。对两个扫描仪都应用了卡利比特的程序,在该扫描仪中,平均滚动和俯仰偏置的测量小于2.6 cm。

“我们还检查并纠正了任何明显的LIDAR系统校准误差,主要是由于滚动,音高和偏航的惯性导航系统(INS)旋转角度造成的。可以通过分析相邻和打开的激光雷达条来检测到这些误差。” Hupp说。“从理论上讲,如果没有旋转未对准是预段的,则从不同条上注册的激光点应在毫无障碍的表面上互相接缝;尽管不期望没有完美,但我们可以在实践中取得非常紧密的结果。”

更快,更准确的数据分析
Leica Lidar调查套件LLSS v2.09用于将原始数据文件转换为行业标准LAS1.2以进行输出。由于LAS数据集采用二进制格式,因此它们可以快速轻松地访问信息,以用于分析或可视化目的。来自两个扫描仪的数据集均匀地铺平到1 x 1 km,以简化数据查看和分析的计算要求。结果,我们在整个调查区域生成了829个瓷砖,每个瓷砖在每个方向上都包含一个20 m的缓冲区,以生成一个无缝的1 m数字高程模型(DEM),以实现映射。

The deepest water body was calculated at 3.5 m. Of all 4,697 water bodies analysed, 3,837 (81.7 percent) were classified as shallow or very shallow, with measured depths of less than 1 m. Only 4.6 percent (216 total) of the water bodies had depths that exceeded 2.0 m. The average depth of all water bodies was calculated at 0.67 m.

总共3,014个水体(64.1%)含有少于1,000平方米的水量,而1,683个湖泊的水量超过1,000平方米(35.9%)。所有分析的所有水体的平均体积均在分析的所有水体中计算出12,771平方米(3,373,741加仑)。

安德鲁斯说:“脊骨翅目的先进技术提供了准确,详细且具有成本效益的结果,可以在世界偏远地区对微观图和测深的FEA进行分析。”“各种形状和尺寸的水体 - 送货环境,湿地和高地,山丘和平坦区域以及所有其他地形特征 - 经过迅速,准确的绘制和分析。”

由库塔米斯·塞拉姆(Kutalmis Saylam)撰写

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