用测深激光雷达绘制水下地形

作者:河Vasszi

用于航海目的的测量水深将返回古代文明。由于技术通过了几个世纪以来，除了基于船舶的回声，除了由空机系统进行的LiDAR碱度调查，远程监测和水体的测绘变得更加可用。

水深测量允许专业人员测量水深，绘制水下地形，分类淹没的植被和栖息地，以及研究海洋生态，水质，污染物溢出和水动力学。

通过4X深度测量产品线，徕卡Geosystems引入了一种用于浅水和海岸测绘的创新高分辨率技术，与以前的机载系统版本相比，将点密度提高了四倍。这徕卡Chiroptera 4x.，水深和地形激光雷达系统，捕获每秒140,000点覆盖浅水区，一直到25米的深度．这种高效的海岸测量激光雷达传感器，旨在为环境监测、研究和测量提供更准确的数据，即使在浑浊的水域，证明了它在绘制加拿大约翰角半岛和太平洋汤加群岛的效率。

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改进浅水探测

蒂姆·韦伯斯特（Tim Webster博士）来自新斯科舍省社区学院的应用地理研究小组（Agrg）的研究科学家是第一个使用新的Chiroptera 4x来调查加拿大Cape John Peninsula沿海地区的沿海区。

利用传统的航空摄影或基于船的回声测深仪方法绘制浅水区和沿海地区的地图，由于海水的清晰度和不可预见的天气条件，不仅成本高、耗时长，而且具有挑战性。为了克服这些挑战，提高生产率和数据准确性，Webster决定在他的测绘研究中使用手翼目4X测深和地形激光雷达。

测绘学研究的目的有两方面。首先，团队绘制了底栖栖息地以及海湾现有的水产养殖，包括绘制贝类基础设施的地图，以及估计有多少生物量正在增长的浮标。

研究的第二个目标是建立水动力模型协助租用新的蚝场，并在不损害敏感生物的情况下，建议在海湾附近的适当地点Zostera Marina或所谓的大叶藻。大叶藻床是许多鱼类和贝类的沉积物沉积和苗圃的重要场所，因此它被加拿大渔业和海洋(DFO)用作生态系统健康指标。

韦伯斯特2014年在加拿大海事地区进行了类似的研究，研究如何利用Leica手翼目II优化浅水地形-水深激光雷达调查的数据收集和后处理。这一次，教授和他的团队有机会部署新的翼手目4X，并将捕获的数据与2014年的结果进行比较。来量化点云密度和目标识别的改进在新的Chiroptera 4X中，团队比较了三个测量仪器的捕获数据：

• 翼手目二世
• 翼手目4 x
• 多波束回声测深仪。

这个几何实验包括在不同的水深测量四个1立方米的立方体，以确定细节水平和由三个不同的传感器提供的数据。

研究小组使用4X翼手目在海湾上空飞行，收集了调查目标的信息，并将2014年的地形和海底数据与2018年进行的实验数据进行了比较。研究人员利用三种不同的调查方法捕捉到的四个立方体和其他平面目标进行比较:

• 点云密度
• Orthophoto马赛克
• 数字高程模型
• 激光雷达振幅。

使用从波形数据中的离散点完成对捕获数据的分析徕卡激光雷达测量工作室点云生成和原始LIDAR数据清洁的后处理软件。

“这种特殊的实验是量化Chiroptera 4X细节的准确性和水平，我们对结果非常满意，”报告韦伯斯特。“结果表明，与其他设备相比，点密度显著增加，提高了目标细节、检测极限，并有可能实现更直接的底栖点分类。”

利用手翅目4X的近红外激光地形数据采集和绿色激光水深数据采集，研究小组精确捕捉水下特征，并生成虚拟现实海拔模型，以研究底栖动物栖息地。此外，研究人员还提出了不破坏大叶藻栖息地的可持续牡蛎养殖地点。

“这种Chiroptera 4X的进步是一个在点密度方面的重大突破它提高了我们绘制沿海区域地图的分辨率。”韦伯斯特说。“在目标检测很重要的任何应用中，我会看到水文和考古等行业的Chiroptera 4X的益处增加。”

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通过太平洋水域安全可靠

太平洋是一个文化极为多元的地区，有1000多种语言，然而，连接它们的是水。海洋和沿海地区长期以来一直是太平洋生活方式的组成部分。太平洋沿岸国家的经济、交通和文化都是建立在海军和海洋基础设施以及海洋生态系统的基础上的。尽管海上航行在群岛上扮演着重要的角色南太平洋地图绘制得不充分．

浅水深度范围数据对于安全的海洋航行至关重要，以及沿海地区或浅海上区域的港口，管道和任何其他基础设施的建设。没有关于水深的精确信息和水下特征和潜艇峡谷的确切位置，经济和可持续发展受到了负面影响。

iXBlue与项目合作伙伴Geomatics Data Solutions(现在的Woolpert, Inc.)和EOMAP Australia被要求绘制汤加群岛和周边地区的地图，以提供3D水深信息，并改进该地区的海图。

该项目是太平洋区域航行倡议(PRNI)的一部分，这是一个旨在安全可靠地通过太平洋，同时保护环境和允许太平洋岛屿经济发展的总体方案。该项目由新西兰外交和贸易部(MFAT)与新西兰土地信息(LINZ)合作发起。

汤加王国，一个波利尼西亚群岛，由169个岛屿，大约横跨800公里在南太平洋在汤加，农业、渔业和林业提供了大部分就业机会，因此，关于陆地和浅水地貌的详细数据可以支持该群岛的可持续发展。

考虑到相对较大的区域需要高分辨率的测量和制图，LINZ需要一个智能的解决方案，以最大限度地利用紧张的预算。iXBlue与EOMAP Australia和Geomatics Data Solutions一起应用了多传感器方法收集地形和水深数据， 包含：

• 采用卫星深度测量法(SDB)
• 机载激光测深
• 多波束回声探测器(MBES)
• 潮汐仪表安装和基准计算。

深发展测量是非常有效的工具，在绘制大范围的可见水深，然而在陆地和水下获取高分辨率数据使用Chiroptera 4X ALB。

Chirooptera 4x安装在Cessna 441中，以获取汤加和纽埃的数据，包括Beveridge Reef，覆盖大约一个面积633平方公里．Geomatics Data Solutions的专家收集了陆上和海上的高分辨率水深和地形数据，并将手翅目4X和SDB的结果进行了比较。

“与翼手目II相比，4X翼手目的额外密度使我们能够运行空间算法，同时减少我们从数据集意外删除海底物体的风险。换句话说，它提高了我们的目标识别概率。”测绘数据解决方案公司的卡罗尔·洛克哈特说。

除了海底的碱基数据旁边，使用Chiroptera 4X获得的出乎意料的地理数据解决方案之一是更好的密集沐浴激光数据在陆地上的渗透，即使在茂密的植被上也能够完全覆盖，其中Topo激光没有渗透。

“当地利益相关者将收到完整的图像和地形深度数据集，因此他们也可以受益于新翼手目4X提供的高分辨率数据，并可以将数据用于其他目的，除了改善海图。”解释了锁骨。

这不同测量设备的组合方法提供了全部的知识导航的重要特征和附加的地形信息的岛屿。多亏了新发布的手翅目4X技术，专家们以四倍于以前可能的探测密度进行了调查．