Mapping the last frontier
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。
独特的风景
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。
湖泊的深度，冰的生长和衰减决定了它们是否适合野生动植物和水生动物群以及工业发展。假设在该区域中，假定冰的积聚为1.5至2 m，如果水的深度大于2 m，则液态水很可能位于这些湖泊的中部盆地下方。调查结果尤其重要，因为它们会发现湖泊深度超过2 m，适合于建造冰路，但具有潜在的鱼类栖息地。还期望发现该地区的其他环境和水文评估。
“With thousands of lakes – with varying turbidity levels – scattered throughout the survey area and challenging weather conditions that limited the airborne survey activities, this was certainly not an easy task,” said John Andrews, a research scientist, who was responsible for ground truthing and overall logistical support. “With airborne LiDAR surveying, though, we were able to obtain very detailed and precise topographic and bathymetric data in areas where traditional survey methods would not be feasible.”
用扫描能力加倍飞行
总共飞行了95条线以覆盖整个调查区域，在西风方向上，线数增加。平均飞行线约为50公里。为了确保完全覆盖范围，将飞行线间距设置为160至180 m，在那里，地面激光板块的占地面积为280至290 m宽。为了弥补地面高度变化（北部30 m，南部95 m），在飞行过程中监视大气压力，以保持恒定的飞行高度并在地面上方。
The Chiroptera uses two LiDAR scanners to acquire topographic and bathymetric data. Data from the topographic LiDAR (red wavelength) was fired at 300 kHz and used to acquire high-resolution 3-D positional data on vegetation height and earth topography. Data from the bathymetric LiDAR (green wavelength) was emitted at 35 kHz and used to determine water related statistics; such as depth, volume and area size. We also collected colour-infrared and natural-color imagery at 400 m and 1700 m, respectively, for visual reference and ortho-rectification purposes.
“The technological cornerstone of this project was the Chiroptera airborne LiDAR and imaging system,” said John Hupp, a research scientist from the Bureau, who was responsible for field data processing and system calibration. “Simultaneously collecting high resolution imagery with the LiDAR data allowed us to easily discriminate water bodies, vegetation characteristics, wetlands, and uplands, saving us time and costs compared to any other conventional type of surveys.”
对激光扫描仪,平均垂直偏移et was measured at less than 1 cm, while the standard deviation was calculated at approximately 3 cm compared to the ground control points collected at Deadhorse airport runway pavement. Calibra-tion procedures were applied to both scanners individually, where average roll and pitch biases were measured to be less than 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。这些误差可以通过分析相邻和打开的激光雷达条来检测到。” 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。”
Faster, more accurate data analysis
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。
最深的水体计算为3.5 m。在分析的所有4,697个水体中，有3,837（81.7％）被分类为浅或非常浅的，深度小于1 m。只有4.6％（总计216个）水体的深度超过2.0 m。所有水体的平均深度计算为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）。
独特的风景
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。
湖泊的深度，冰的生长和衰减决定了它们是否适合野生动植物和水生动物群以及工业发展。假设在该区域中，假定冰的积聚为1.5至2 m，如果水的深度大于2 m，则液态水很可能位于这些湖泊的中部盆地下方。调查结果尤其重要，因为它们会发现湖泊深度超过2 m，适合于建造冰路，但具有潜在的鱼类栖息地。还期望发现该地区的其他环境和水文评估。
“With thousands of lakes – with varying turbidity levels – scattered throughout the survey area and challenging weather conditions that limited the airborne survey activities, this was certainly not an easy task,” said John Andrews, a research scientist, who was responsible for ground truthing and overall logistical support. “With airborne LiDAR surveying, though, we were able to obtain very detailed and precise topographic and bathymetric data in areas where traditional survey methods would not be feasible.”
用扫描能力加倍飞行
总共飞行了95条线以覆盖整个调查区域，在西风方向上，线数增加。平均飞行线约为50公里。为了确保完全覆盖范围，将飞行线间距设置为160至180 m，在那里，地面激光板块的占地面积为280至290 m宽。为了弥补地面高度变化（北部30 m，南部95 m），在飞行过程中监视大气压力，以保持恒定的飞行高度并在地面上方。
The Chiroptera uses two LiDAR scanners to acquire topographic and bathymetric data. Data from the topographic LiDAR (red wavelength) was fired at 300 kHz and used to acquire high-resolution 3-D positional data on vegetation height and earth topography. Data from the bathymetric LiDAR (green wavelength) was emitted at 35 kHz and used to determine water related statistics; such as depth, volume and area size. We also collected colour-infrared and natural-color imagery at 400 m and 1700 m, respectively, for visual reference and ortho-rectification purposes.
“The technological cornerstone of this project was the Chiroptera airborne LiDAR and imaging system,” said John Hupp, a research scientist from the Bureau, who was responsible for field data processing and system calibration. “Simultaneously collecting high resolution imagery with the LiDAR data allowed us to easily discriminate water bodies, vegetation characteristics, wetlands, and uplands, saving us time and costs compared to any other conventional type of surveys.”
对激光扫描仪,平均垂直偏移et was measured at less than 1 cm, while the standard deviation was calculated at approximately 3 cm compared to the ground control points collected at Deadhorse airport runway pavement. Calibra-tion procedures were applied to both scanners individually, where average roll and pitch biases were measured to be less than 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。这些误差可以通过分析相邻和打开的激光雷达条来检测到。” 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。”
Faster, more accurate data analysis
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。
最深的水体计算为3.5 m。在分析的所有4,697个水体中，有3,837（81.7％）被分类为浅或非常浅的，深度小于1 m。只有4.6％（总计216个）水体的深度超过2.0 m。所有水体的平均深度计算为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。”
Written by Kutalmis Saylam
