机载激光测探

海洋测绘术语

机载激光测深是一种主动式遥测技术，利用的是光在海水中的传播特性。海水组成成分复杂，主要有可溶有机物、悬移质、浮游生物等，这些物质一方面影响了海水的透明度，使得海水的透明度从零米到几十米，这其中影响海水透明度最大的因素是泥沙含量; 另一方面这些物质对光的吸收和散射作用很强，这导致光波在海水中的衰减较大，传播距离非常短。

简介

背景

海洋测绘是一切海洋开发活动的基础，海底地形测量是海洋测绘最基本的任务之一。当前海底地形测量主要通过装载在测量船上的回声测深设备实施。因此，测量速度受到很大限制。尤其是在沿岸的浅水区域机动性差、应急保障困难。

多波束测深系统是目前应用最广泛的海底地形探测系统，然而在沿岸浅水区域，要达到 IHO 颁布的《海道测量标准》中的全覆盖要求，却由于受到多波束测深系统所固有的宽深比的限制，要实现全覆盖测量的效率将非常低下，根本无法与机载激光测深系统相比。

发展史

国外机载激光测深技术的发展

世界上得到大家认可的成熟机载激光测深系统主要有5 种，分别是加拿大的 SHOALS 系统、瑞典的HawkEye 系统、澳大利亚的 LADS 系统、美国 NASA的 EAARL 以及 SHOALS 系统的升级产品 CZMIL 系统。这些机载激光测深系统尽管原理上大同小异，但由于应用技术和更新周期的关系，技术指标和系统功能还是有很大的差别。

加拿大 SHOALS 系统

20 世纪 90 年代初，美国引进了加拿大 Optech公司生产的水文勘测系统 SHOALS 400，并于 2003年再次购买了具有同时测量水深与陆地功能的SHOALS 1000T 测深系统。2005 年，美国海军购买了拥有在 SHOALS 1000T 基础上增加高分辨相机、智能化处理软件的 SHOALS 3000T 测深系统。日本也于2003 年期间购买了测量面积达每小时70平方公里、测量精度满足国际海道测量组织一级标准的 SHOALS1000 测深系统。

加拿大 OPTECH 公司相继推出了用于水深测量的 LARSEN500( 1984) 、FLASH( 1988) 、ALARMS( 1998) 、SHOALS 200( 1994) 、SHOALS 400( 1998) 、SHOALS 1000T ( 2003 ) 、SHOALS 3000T ( 2005 ) 、SHOALS 3000 ( 2010 ) 系列产品。其中，SHOALS3000T 应用多年，在机载激光测深领域最为成熟，在日本、美国、中国台湾都得到广泛的应用。

瑞典 HawkEye 系统

在机载激光测深系统的研发和应用方面，瑞典的 Saab 公司( 包括后来的 AHAB 公司) 先后开发了Flash 系统和 Hawk Eye 系统。海军部沿岸测量队利用 Hawk Eye mark Ⅱ系统先后在瑞典国内外完成许多卓有成效测量任务的。

目前，Hawk Eye Ⅱ系统是瑞典最为成熟和最具代表性的机载激光测深系统。

澳大利亚 LADS 系统

澳大利亚 20 世纪 70 年代就已经开始了机载激光测深系统的研制，后来以 RAN LADS 命名的机载激光测深系统就是根据从 1975 ～ 1985 年的研究而设计的，系统研制成功后，进行了多次海上试验。1989 ～ 1993 年澳大利亚国防部委托 Vision 系统公司对 LADS 进行重新研制，自 1993 年以来，澳大利亚皇家海军海道测量局就一直利用这套机载激光测深系统进行测量，6 年来的测量面积约 60 000平方公里。

1995 年，Vision 系统公司又投资2 400 万澳元研制新的机载激光测深系统，并命名为 LADS MkII。该套系统于 1998 年 9 月投入使用，安装在 Dash 8－202固定翼飞机上。LADS MkII 系统能以传统声学方法20 倍的效率对浅水区进行测量，但总的经费只需传统方法的 20%，而且其水深测量精度能够达到《国际海道测量标准》中的一级精度要求，测量速率为900Hz，测深范围可达70m，扫描宽度为240m。

CZMIL 系统

CZMIL 机载激光测深系统作为 SHOALS 3000T的升级版本，其技术指标的有关信息是 2011 年才公开看到的。该系统是美国军方 2011 年向加拿大Optech 公司定制的，2012 年将交付美国军方使用。据了解，CZMIL 系统是一套集激光测量传感器和影像传感器为一体的新一代水深和沿岸地形测量系统，具有光学孔径大、空间分辨率高、适合较差水质的显著特点。

国内机载激光测深技术的发展

在国内，华中理工大学、上海光机所、长春光机所、西安光机所、青岛海洋大学、西安测绘研究所等单位都曾开展过激光水下探测设备的研制论证工作，但都没有形成商品。中国科学院上海光机所和海军海洋测绘研究所曾国家 863 计划等的资助下，开展了机载激光测深系统的研究，于 2004 年完成了系统样机，并在我国南海成功地进行了飞行测量实验，获得了有价值的试验数据。

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