[發(fā)明專利]驗(yàn)證雙頻LiDAR探測儀的海陸一體化檢校場布設(shè)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811328824.6
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109613555B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉潤東;周國清;余萬東;范城城;劉清;呂華權(quán);趙學(xué)松;黃友菊;李彬;黎珍惜;施宇軍;李韜業(yè)
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西壯族自治區(qū)遙感信息測繪院
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/497
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李彥孚;李永鋒

本發(fā)明公開一種驗(yàn)證雙頻LiDAR探測儀的海陸一體化檢校場布設(shè)方法，包括以下步驟：步驟1，在近海域范圍內(nèi)，采集水文環(huán)境參數(shù)，從中選定海域檢校場；制作若干個個靶標(biāo)，作為控制點(diǎn)，將靶標(biāo)平均放置在海底部；另在海底布設(shè)激光發(fā)射器，也在中心放置應(yīng)答器，步驟2，測量海底控制點(diǎn)三維坐標(biāo)以及海底地形數(shù)據(jù)；步驟3，建立陸域檢校場，并在陸域檢校場內(nèi)部布設(shè)靶標(biāo)作為控制點(diǎn)，步驟4，將步驟3中所得出的控制點(diǎn)坐標(biāo)信息與步驟2所測得的海陸檢校場地形數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差，得到地形數(shù)據(jù)并將坐標(biāo)基準(zhǔn)統(tǒng)一，以此構(gòu)建海陸一體化檢校場。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確的確保LiDAR探測儀掃描地形的精度，以滿足LiDAR探測儀海底地形測量的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋地形測繪技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種驗(yàn)證雙頻LiDAR探測儀的海陸一體化檢校場布設(shè)方法。

背景技術(shù)

目前，利用雙頻激光雷達(dá)(LiDAR)探測儀對海底地形測量僅僅只能夠依靠其他相關(guān)技術(shù)對所測出的海底地形數(shù)據(jù)來驗(yàn)證精度，受到其他技術(shù)的限制較大，不能夠很好的驗(yàn)證雙頻LiDAR探測儀對海底地形測量的精度，也就間接的影響到LiDAR海底地形測量技術(shù)的發(fā)展。因此，如何能夠準(zhǔn)確的確保LiDAR探測儀掃描地形的精度，以滿足LiDAR探測儀海底地形測量的要求，是我們當(dāng)前急需解決的一個問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對LiDAR探測儀海底地形測量技術(shù)無法準(zhǔn)確驗(yàn)證精度的問題，提供了一種驗(yàn)證LiDAR探測儀的海洋檢校場布設(shè)技術(shù)方案。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案包括以下步驟：

步驟1，在近海域范圍內(nèi)，采集多個區(qū)域內(nèi)的水文環(huán)境參數(shù)，包括有水色、透明度、水深、含沙量，從中選定一塊10km×2km的區(qū)域作為海域檢校場；采用耐腐蝕、反射率高的材料制作若干個靶標(biāo)，在靶標(biāo)中心放置應(yīng)答器，作為控制點(diǎn)，將靶標(biāo)平均放置在海域檢校場內(nèi)不同深度的海底部；另在海底布設(shè)若干個532波段激光發(fā)射器，也在激光發(fā)射器中心放置應(yīng)答器，激光發(fā)射器能夠?qū)崟r向其它的應(yīng)答器的接收系統(tǒng)發(fā)射激光束；

步驟2，采用一艘測量船，圍繞不同水下應(yīng)答器以半徑30m的圓周測距，在圓周上每個航跡點(diǎn)，獲取船載換能器的GPS坐標(biāo)及船載換能器到水下應(yīng)答器之間距離，并利用壓力傳感器獲得船載換能器到水下應(yīng)答器的深度；將船載換能器到水下應(yīng)答器的深度作為附加約束，采用距離交會定位原理確定每個控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)；完成上述測量后，借助水下控制點(diǎn)上應(yīng)答器，開展應(yīng)答器間相互測距，獲得控制點(diǎn)間的三維距離觀測值，獲得所有觀測信息后，將開展水下控制網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)確定；

欲將海底三維自由網(wǎng)約束在絕對坐標(biāo)框架內(nèi)，須為其提供一個三維絕對坐標(biāo)基準(zhǔn)及三個方位基準(zhǔn)，即至少需要三個已知坐標(biāo)的控制點(diǎn)；假設(shè)水下控制網(wǎng)由m個控制點(diǎn)組成，其中m₁個為已知控制點(diǎn)，m₂個為待求控制點(diǎn)，則觀測邊總個數(shù)為必要觀測數(shù)為3(m-m₁)，多余觀測數(shù)為

設(shè)第i條觀測邊的兩端點(diǎn)分別為G_i和H_i，聲波在兩端的應(yīng)答器間的單程傳播時間為t_i，由于應(yīng)答器在海底的深度近似相等，傳播過程中速度u可近似認(rèn)為相等，則觀測斜距S_i＝ut_i；若兩端點(diǎn)應(yīng)答器的初始坐標(biāo)分別為和則觀測方程為：

式中，為兩端點(diǎn)應(yīng)答器間幾何距離，由兩端點(diǎn)應(yīng)答器坐標(biāo)反算得到；分別為聲速等效誤差和時延等效誤差；ε_i為隨機(jī)誤差；

由于兩端點(diǎn)應(yīng)答器基本處于同溫層，聲音傳播速度基本不變，可忽略，經(jīng)過外部設(shè)備改正后，觀測邊的誤差方程為

三維約束平差模型中的觀測方程總個數(shù)為C＝C₁+C₂，其中: