成功的机载激光雷达测深仪的基本素质是精度、能力和成本效益。在过去的二十五年里,激光、光学、电子和计算机的发展使得构建具有不同用途的可行机载激光雷达系统变得更容易,而且正在构建的数量也在不断增加。然而,由于需求有限,而且仍然很难满足上述三个要求,尤其是第一个要求,目前世界上只有不到十台机载激光雷达测深仪。从系统中获取答案并不难。然而,要获得符合国际精度标准和典型客户操作要求的结果,需要大量的理解和努力。机载测深仪的设计、构造和操作的主要考虑因素必须是数据质量和深度测量精度。物理环境和系统硬件组件都会产生许多必须克服的错误源。这需要周到的硬件和软件系统设计和构建,以及预测、建模和应用适当的校正器。必须建立并遵循质量控制、校准和维护的操作程序。在本文中,我们描述了已开发的大量硬件设计功能、软件算法、偏差校正器、显示器和操作程序,为满足所需精度标准同时保持效率和成本效益的系统提供了基础。上述功能都已纳入美国陆军工程兵团 SHOALS 作战机载激光雷达测深系统。SHOALS 可通过直升机和固定翼飞机进行操作,以满足各种类型的测量要求,例如制图、疏浚、海岸工程、资源管理、建模和侦察。尽管 SHOALS 硬件是十年前设计的,但该设计已被证明是最佳的,经过七年的成功实地操作,涵盖了广泛的赞助商、要求、全球各地的位置和环境条件。SHOALS 飞行后数据处理软件套件提供了高精度、完美运行,并定期升级以提高实用性和效率。事实证明,整个系统设计非常灵活,并且根据客户要求在硬件和软件中添加了许多新特性和功能。在本文中,我们将描述硬件和软件设计理念以及关键的设计考虑因素。我们详细讨论了如何克服大量潜在或已实现的误差源,这些误差源通常存在于机载激光雷达水文系统中,特别是 SHOALS 中。
第 3 章 深度测定 1.简介 深度测定是水文测量员的一项基本任务,需要对介质、水下声学、可用于深度测量的大量设备、用于姿态和升沉测量的互补传感器以及适当的程序有具体的了解,以达到并满足国际推荐的精度和覆盖标准,如 IHO 出版物 S-44 第 5 版所述。铅垂线和测深杆是最早用于直接测量水深的方法。它们的简单操作原理确保了它们在许多世纪中持续使用。源自军用声纳的单波束回声测深仪是一项重大发展,自 20 世纪中期以来一直用于水文测量。在过去十年中,水文测量在深度测量技术和方法方面经历了概念上的转变。多波束回声测深仪 (MBES) 和机载激光测深系统 (ALS) 现在几乎可以覆盖整个海底并进行深度测量。高数据密度和高采集率产生了巨大的测深数据集和大量辅助数据。1998 年,编写第 4 版的 S-44 工作组对深度测量设备的最新技术进行了评估,结果如下:“单波束回声测深仪在浅水中的精度已达到亚分米级。市场上有各种不同频率、脉冲率等的设备。可以满足大多数用户,尤其是水文学家的需求。(…) 多波束回声测深仪技术正在迅速发展,如果使用适当的程序,并且系统的分辨率足以正确检测航行危险,则多波束回声测深仪技术具有进行准确和全面海底搜索的巨大潜力。机载激光测深是一项新技术,可以为浅水清澈水域的调查提供显着的生产力提升。机载激光系统能够测量 50 米或更深的深度。”尽管有这些新技术,但单波束回声测深仪 (SBES) 目前仍然是全球水文调查中使用的传统设备。这些回声测深仪也从模拟记录发展到数字记录,具有更高的精度和准确性,并具有可满足各种目的的特定功能。当需要全海底声波探测时,MBES 已成为深度测定的宝贵工具。数字回声测深仪与运动传感器、卫星定位系统(如 GPS)和数据采集软件的使用相结合,优化了生产效率,并相应减少了测量操作人员。越来越多的国家水文局 (NHO) 采用多波束技术作为收集新海图制作的水深数据的首选方法。
区域海洋模型仅在规定的地区模拟海洋,这是全球海洋的一个子集。为此,我们需要在该地区边界上应用开放的边界条件,也就是说,我们需要施加模仿我们不模拟的海洋流量的条件(Orlanski,1976)。例如,图1显示了使用区域MOM6封装配置的塔斯曼海地区海洋模拟的表面电流。图1中描述的域的边界被强迫从全球海洋重新分析产物的海洋流动。高分辨率的区域海洋模型改善了较小规模运动的表示,例如潮汐束,混合,中尺度和次级尺度尺度循环,以及对较小的测深或沿海特征的海洋反应(例如较小的测深或沿海特征)(例如岬角,山地,岛屿,海上,海面,海底或下层峡谷)和表面上(例如表面上)和强度的前进。区域建模进一步允许粗分辨率全球海洋或气候模型的“降尺度”,从而允许在当地条件下的变化表示,否则这些变化只能包含在少数(甚至是一个!)在全局模型中模型网格单元。
深度测定 1.简介 深度测定是水文测量员的一项基本任务,需要对介质、水下声学、可用于深度测量的大量设备、用于姿态和升沉测量的互补传感器以及适当的程序有具体的了解,以实现并满足国际推荐的精度和覆盖标准,如 IHO 出版物 S-44 第 5 版所述。铅垂线和测深杆是最早用于直接测量水深的方法。它们的简单操作原理确保了它们在许多世纪中持续使用。源自军用声纳的单波束回声测深仪是一项重大发展,自 20 世纪中期以来一直用于水文测量。在过去十年中,水文测量在深度测量技术和方法方面经历了概念上的转变。多波束回声测深仪 (MBES) 和机载激光测深系统 (ALS) 现在几乎可以覆盖整个海底并进行深度测量。高数据密度和高采集率产生了巨大的测深数据集和大量辅助数据。1998 年,编写第 4 版的 S-44 工作组对深度测量设备的最新技术进行了评估,结果如下:“单波束回声测深仪在浅水中的精度已达到亚分米级。市场上有各种不同频率、脉冲率等的设备。可以满足大多数用户,尤其是水文学家的需求。(…) 多波束回声测深仪技术正在迅速发展,如果使用适当的程序,并且系统的分辨率足以正确检测航行危险,则多波束回声测深仪技术具有进行准确和全面海底搜索的巨大潜力。机载激光测深是一项新技术,可以为浅水清澈水域的调查提供显着的生产力提升。机载激光系统能够测量 50 米或更深的深度。”尽管有这些新技术,但单波束回声测深仪 (SBES) 目前仍然是全球水文调查中使用的传统设备。这些回声测深仪也从模拟记录发展到数字记录,具有更高的精度和准确性,并具有可满足各种目的的特定功能。当需要全海底声波探测时,MBES 已成为深度测定的宝贵工具。数字回声测深仪与运动传感器、卫星定位系统(如 GPS)和数据采集软件的使用相结合,优化了生产效率,并相应减少了测量操作人员。越来越多的国家水文局 (NHO) 采用多波束技术作为收集新海图制作的水深数据的首选方法。
作为水文和测深领域的权威机构,我们在国际上代表英国政府。作为公共任务的一部分,我们履行英国海上人命安全 (SOLAS) 义务,就政策问题提供建议,并帮助制定和提高全球标准。这包括对皇家海军和所有英国国防舰艇(从舰船到潜艇)的重要支持,这些舰艇依靠我们的产品、服务和信息进行安全航行和操作。
本报告旨在评估市场上现有的测深 LiDAR(光探测和测距)系统,以便为爱尔兰政府采购一套系统。爱尔兰国家海底调查局(INSS)绘制了超过 468,500 平方公里的海床;大多数调查区域位于爱尔兰领海海床的外缘。INSS 的后续项目是 INFOMAR:综合测绘 为了爱尔兰海洋资源的可持续发展,这是一项为期 20 年的调查计划,于 2006 年启动。INFOMAR 提议的海床测绘将包括我们具有商业价值的近海区域的测绘,因此也许现在最重要的测绘工作迫在眉睫。这种近海测绘的大部分区域(可达 7000 平方公里)都可以使用 LiDAR 有效地绘制;LiDAR 是一种安装在轻型飞机上的测深光探测和测距仪器,因此可以快速高效地对大面积区域进行测量。爱尔兰海洋研究所和地质调查局将利用 INSS 和随后的 INFOMAR 获取的数据,通过提高水深测量的质量和准确性,将爱尔兰的海图带入 21 世纪,从而履行爱尔兰在 SOLAS 下的义务。爱尔兰是《国际海上人命安全公约》的签署国。2002 年 7 月生效的新修正案要求爱尔兰“安排收集和汇编水文数据并发布,diss
♦ 监测地球表面,进行海洋观测及其环境。♦ 提供大气各种气象参数的垂直剖面。♦ 提供数据收集和数据传播能力。♦ 提供卫星辅助搜索和救援服务 (SA&SR)。机载有效载荷:成像仪有效载荷、测深仪有效载荷、数据中继转发器和 SA&SR 转发器。印度工业为其制造做出了重大贡献。GSLV-F14:GSLV-F14 是印度地球同步卫星运载火箭 (GSLV) 的第 16 次飞行,也是第 10 次采用本土低温级的飞行。
图 1。用于在 GIS 中表示底栖栖息地特征的矢量数据模型示例图 2。用于在 GIS 中表示底栖栖息地特征的栅格数据模型示例图 3。栖息地规模、传感器分辨率、分析/可视化技术与底栖栖息地测绘资金之间的关系图 4。传感器的相对尺度和底栖栖息地测绘分析图 5。多波束测深数据显示数据分辨率对在不同空间尺度上可视化底栖栖息地的影响图 6。底栖栖息地数据的数据显示、数据分析和数据集成之间的差异示例图 7。显示了显示和分析测深数据的不同技术的图表。转换为栅格 (b) 的水深点数据 (a) 可以查询以获取其他数据,例如深度轮廓 (c) 图 8。图示说明从侧扫声纳马赛克中划定地质基质,随后使用更高分辨率的 SPI 样本划定子栖息地 图 9。侧扫和多波束声纳数据的比较显示数据连续性的差异 图 10。Kostylev 等人的底栖栖息地测绘示例。2001 图 11。不同点插值技术的比较 图 12。使用平面视图摄影进行鳗草监测的示例数据收集和分析方法。
出版物的第二部分以图表形式包括了各国开展的水文调查所覆盖的区域。采用了与比例尺和所用测深技术相关的颜色编码系统,根据调查质量对其进行分类。数据质量参考了 IHO 在出版物 S-44 中制定的标准。当水文学家谈到“调查数据质量”时,他们首先想到的是航行安全。简而言之,最高质量评级归因于那些 100% 确定所有航行危险都显示在图表上的数据。数据质量必须由测量员评估,最终由发布图表的水文当局评估。
硅藻序列的总体多样性比使用显微镜通过物理特征识别的硅藻物种的多样性高出约三分之一。这可能是因为每种物理类型都有多个条形码序列,例如隐藏的多样性或物种内的差异。元条形码非常敏感(Keck 等人,2017 年),甚至可以比使用显微镜的传统方法更好地发现稀有生物。池塘测深仪样本中有十一 (11) 种硅藻非常丰富。对于这些硅藻,条形码序列的确定性很高(表 1),但样本的整体多样性很高,很难将低丰度硅藻物种与其条形码清楚地匹配。