激光雷達(dá)遙感激光雷達(dá)在海洋遙感方面的應(yīng)用

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2、題：①水下地形地貌測(cè)量；⑦河口.港口泥沙淤積變化；③水下地質(zhì)災(zāi)害；④水下資源勘查；⑤海岸帶工程建設(shè)。[1]1機(jī)載海洋激光雷達(dá)概述自1968年第一個(gè)激光海水測(cè)深系統(tǒng)研制成功以來(lái)，國(guó)內(nèi)外近十個(gè)國(guó)家，先后開展了機(jī)載海洋激光雷達(dá)的研究工作，研制或生產(chǎn)了十余個(gè)機(jī)載海洋激光雷達(dá)系統(tǒng)。特別是90年代以來(lái)，半導(dǎo)體泵浦大功率、高脈沖重復(fù)頻率Nd：YAG激光器技術(shù)的進(jìn)步和實(shí)用化，導(dǎo)致了世界范圍內(nèi)機(jī)載海洋激光雷達(dá)系統(tǒng)研究的又一個(gè)新的高潮，各國(guó)爭(zhēng)相研制新一代實(shí)用化的雷達(dá)系統(tǒng)，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，同時(shí)一些新的國(guó)家（包括中國(guó).法國(guó)等）也加入到機(jī)載海洋激

3、光雷達(dá)的研制行列中來(lái),使得這一技術(shù)成為了海洋探測(cè)研究方面的一大熱點(diǎn)。與聲納技術(shù)相比，盡管機(jī)載海洋激光雷達(dá)的探測(cè)距離小,但是其搜索效率和探測(cè)電點(diǎn)密度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聲納，此外，它還具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性.運(yùn)行成本低和易于操作等許多優(yōu)點(diǎn)。由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，機(jī)載海洋激光雷達(dá)可以廣泛用于海水水文勘測(cè)（包括淺海水深、海底地貌測(cè)繪.海水光學(xué)參數(shù)的遙測(cè)等人水下潛艇探測(cè).水雷探測(cè)、魚群探測(cè)、海洋環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域。目前，聲納在深水探測(cè)方面仍然是唯一的主要技術(shù)，而在淺水探測(cè)方面，機(jī)載海洋激光雷達(dá)已經(jīng)顯示出比聲納更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，是一種極具誘惑力的新技術(shù)。

4、[2]2機(jī)載海洋激光雷達(dá)對(duì)赤潮監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用[3]近年來(lái)，赤潮發(fā)生規(guī)模呈現(xiàn)不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。1998?2003年，在渤海、東海都發(fā)生了面積達(dá)到幾千平方公里的特大赤潮，這在國(guó)際上都非常罕見.由于赤潮形成機(jī)理復(fù)雜，目前尚無(wú)十分有效地方法防治赤潮的發(fā)生，只能通過(guò)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的手段來(lái)減少赤潮造成的損失.常用的方法是基于船載的水質(zhì)監(jiān)測(cè)和浮標(biāo)站定點(diǎn)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)等方法。船載光學(xué)儀器測(cè)量方法需要定點(diǎn)采樣、化學(xué)分析和人工處理，存在測(cè)量速度慢、效率很低和成本高等問題，不能滿足要求快速獲得大面積水域水質(zhì)參量的場(chǎng)合，同時(shí)也嚴(yán)重影響了對(duì)災(zāi)害預(yù)測(cè)的反應(yīng)時(shí)間

5、.近年來(lái)，監(jiān)測(cè)赤潮的工作平臺(tái)由傳統(tǒng)的船載平臺(tái)測(cè)量，轉(zhuǎn)變?yōu)樵絹?lái)越多地利用航空、衛(wèi)星來(lái)進(jìn)行探測(cè).采用衛(wèi)星平臺(tái)測(cè)量，需要的設(shè)備較復(fù)雜.花費(fèi)較高，同時(shí)衛(wèi)星可見光遙感也有其自身的不足，例如不能全天候、全天時(shí)工作,陰雨天氣和晚上就無(wú)法監(jiān)測(cè)赤潮，此外，由于空間分辨率較低，對(duì)小尺度赤潮的監(jiān)測(cè)十分困難目前，基于機(jī)載的航空海洋遙感探測(cè)等新技術(shù)在赤潮監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)領(lǐng)域的應(yīng)用引起了越來(lái)越多國(guó)家的重視.我國(guó)從1986年起開展赤潮航空巡航監(jiān)視、應(yīng)急、跟蹤監(jiān)視工作，以中國(guó)海監(jiān)飛機(jī)(￥-12型)為航空工作平臺(tái)，利用紅外光譜區(qū)(0?7?0?9um)和紫外光譜區(qū)(

6、0?3?0?4um),實(shí)時(shí)探測(cè)海水溫度及其變化，并根據(jù)赤潮海區(qū)的溫度要高于正常海水溫度的特點(diǎn)，來(lái)對(duì)赤潮進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。采用機(jī)載海洋激光雷達(dá)，針對(duì)海洋赤潮的消長(zhǎng)過(guò)程中所呈現(xiàn)出的光學(xué)物理現(xiàn)象，引入赤潮藻散射系數(shù)的概念,通過(guò)檢測(cè)激光后向散射信號(hào)，針對(duì)赤潮藻在赤潮消長(zhǎng)過(guò)程中密度變化的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)赤潮消長(zhǎng)過(guò)程的預(yù)報(bào)和檢測(cè)，該方法為基于機(jī)載的海洋赤潮監(jiān)測(cè)增加了一種方法o根據(jù)赤潮發(fā)生期間藻類變化的特點(diǎn)，可將其分為四個(gè)階段:起始階段.發(fā)展階段、維持階段和消亡階段。在這幾個(gè)階段中，藻類的密度有正常狀態(tài)到急劇增加，到最高峰再到大量死亡，使得海水

7、的顏色由正常顏色變成黃褐色.粉紅色或褐紅色，再逐漸恢復(fù)正常。根據(jù)海水成分的變化，海水的散射情況也會(huì)發(fā)生改變，由此可以建立赤潮散射系數(shù)的模型，以此進(jìn)行仿真計(jì)算，從而對(duì)赤潮進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。3機(jī)載海洋激光雷達(dá)在海洋測(cè)深方面的應(yīng)用[4]自本世紀(jì)30年代以來(lái),船載聲學(xué)方法一直是占統(tǒng)治地位的海洋測(cè)深手段.回聲測(cè)聲儀是斷面測(cè)量方法，遺漏了許多海底地形、地貌信息，特別是微地貌不能真實(shí)描述出來(lái).為解決這一問題，人們發(fā)展了多波速測(cè)深系統(tǒng)及側(cè)掃聲納系統(tǒng)。但測(cè)量速率低.成本高的問題仍然得不到解決.后來(lái)發(fā)展的立體攝影測(cè)量方法，僅適用于較淺水域的測(cè)深，

8、其最大探測(cè)深度只有10m左右。近年來(lái)隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，由多光譜成像得到的數(shù)據(jù)可推算出海洋水深，但是人們希望海洋水深是直接測(cè)量得到的，而不是推算出來(lái)的.多光譜成像測(cè)深手段存在的主要問題是：由于是被動(dòng)式方法，因此受環(huán)境影響比較大；深度測(cè)量需要標(biāo)定；探測(cè)深度有限；測(cè)深誤差較大。70年代發(fā)展起來(lái)