海洋測繪中激光測深的應用與精度研究

齊曉迪

交通運輸部北海航海保障中心天津海事測繪中心（300222）

0 前言

人類的生存和發展與海洋存在著不可分離的關系，因此人們只有對海洋及沿岸環境進行精準的探測和研究，才可以更好地開發利用大海。近些年，人們對海洋地質勘查、海洋資源開發和航道建設研究等科學活動都頻繁地進行，在研究的過程中需要激光探測技術來輔助。但是傳統的海洋測繪手段存在較大的工作量和不便捷等缺點，在一些海域難以做到精準探測。而激光掃描技術結合了現代激光技術和傳統雷達技術的優點，在海洋探測活動中幫助科研人員對海洋進行更全面的測繪。

1 海洋測繪中激光測深特點及其應用價值

在海洋測繪中利用激光測深與傳統的船載聲學測深系統相比，機載激光海洋測深具有以下四大特點。1）激光測深在應用過程中不受地域限制，可以在淺海區域、礁石區域、島嶼區域、深海區域等開展測繪工作，在應用的過程中還不受淺水區域和陸地的影響。2）激光測深在測量過程中具有測繪精度高、幾何分辨能力強的特點。這主要源于激光在測繪的過程中，可以將激光脈沖在短時間內壓縮到很窄的寬度，然后向水中發射納秒級的脈寬波長。這樣激光測繪技術在水中的測量點密度比傳統的聲吶測量點密度高300倍，因此激光測深具有精度高、海圖質量高的特點。3）激光測深在應用過程中，由于光的傳播速度極快，可以減少科研人員的測量時間。由于激光測深系統一般都是安裝在飛機上，所以在進行海洋測繪的過程中，短時間內便可以對大面積的海洋水域進行深度測量。4）激光測深在應用的過程中，還可以節省大量的測量經費。根據有關調查顯示，傳統的船載聲吶系統測量1平方海里水深平均需要花費人民幣1.2萬元，而激光測深系統在勘察同樣海里面積、水域深度的過程中只需要花費人民幣2 400元，由此可見激光測深擁有傳統測深系統無法想象的性價比。

2 激光測深系統在我國海域的應用情況

我國海洋局為了測量機載激光測深系統的性能和對我國海域的適應性，在2013年8月引入了ABAH公司的AHWEYE激光測深系統，并在我國的南海區域進行了試驗。

在試驗過程中，我國科研人員發現瑞典AHAB公司推出的鷹眼二號深水激光測深系統在實際的測量過程中，最大測量深度為50 m、測試系統發出的脈沖頻率可以達到35 kHz。該系統具有直線掃描、系統掃描角度為20°，該測量裝置設備總重175 kg，設備的測量精度達到了我國的一類標準。在測量中飛機飛行高度在300～400 m。在該試驗中進行了兩個航次，測量航帶共有24條，完成測量的海域和海島的面積共有100 km2。在測量過程中為了配合激光測深系統的測量效率，科研人員在相鄰的島上設置了GPS觀測站和潮位觀測站，最終得到了島嶼和島嶼周邊30m以內的潛水區域1∶2 000的高精度地形圖30幅。通過此次試驗，科研人員可以基本斷定激光測深在海域中的實際應用效率遠遠高于傳統的聲吶測深系統。

3 結語

在海域測量中所應用的機載激光測深系統是當前海洋測繪中最先進技術。未來我國機載激光測深系統還具有較為廣闊的前景，所以當前加大對激光測深系統的研究，可以更好地促進我國海洋測繪的發展。