時間：2023-01-18 22:07:51
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇雷達技術，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】認知雷達 環境感知 自適應發射
雷達是一種廣泛用于監視、跟蹤和成像應用的遙感系統，軍、民用均可。傳統雷達通常采用固定的發射信號，通過接收端的自適應處理及濾波算法的設計來提高性能。由于雷達的測量、分辨性能和雜波中目標的檢測在很大程度上取決于發射的波形，對于日益復雜的戰場環境及密集雜波、多目標背景等挑戰，發射波形固定，當環境發生變化時，緊靠接收端的自適應已難以獲得理想的效果。
而事實上，自雷達開機之刻起，通過電磁波的作用，雷達就與其周圍環境變成一個緊密相連的整體了，在這一意義上環境對雷達回波有著強而連續的影響，由于雷達環境是非靜止的，因此不斷感知并更新環境狀態估值，實現雷達與探測環境的自適應互動，才能真正實現智能化探測。這也正是認知雷達的核心思想。
認知雷達是一種智能雷達，是公認的未來雷達。它的主要特點是引入雷達閉環系統：雷達通過先驗信息設計發射波形，波形經過環境反射，攜帶著環境信息被雷達接收，雷達從回波中提取更多的信息作為下一次發射的先驗信息，設計下一次的發射波形，如此循環。認知雷達可以全方位提高雷達性能，因此認知雷達正成為將來科技研究的重點方向個熱點領域。
1 認知雷達的概念
受蝙蝠回聲定位系統及認知過程的啟發，國際著名信號處理專家Simon Haykin 于2006年首次提出了認知雷達的概念。要讓雷達具有認知性，就必需將自適應擴展到發射機。通過發射-接收電磁波感知環境，利用它與環境不斷交互時得到的信息，結合先驗知識和推理，不斷地調整它的接收機和發射機參數，自適應地探測目標，從而實現隨時隨地自動發現、鎖定、跟蹤、管理和評估目標。
認知雷達的結構框圖如圖1所示，認知雷達系統應能夠主動地感知環境，并形成一個融發射機、環境和接收機為一體的動態的閉合反饋環路。
認知雷達工作包括三個基本特征：接收機的貝葉斯推理，用于保存信息；從接收機到發射機的反饋，用于智能控制；發射機的自適應處理。
2 認知雷達的關鍵技術
認知雷達的探測方法與常規雷達系統相比具有優點，即不執行某種預設方案，而是采用自適應算法智能地選擇波形參數從而適應射頻環境。認知雷達能從環境中學習，智能地改變發射波形。認知技術是認識雷達的核心，也是其與常規雷達相比最大的區別。
認知雷達的關鍵技術包括：
（1）智能的信號處理。它建立在雷達通過與周圍環境交互進行學習的能力之上，其主要任務是通過與環境的不斷交互，獲得并提高雷達對環境的認知。
（2）從接收機到發射機的反饋，這是智能的推進器。接收機截獲雷達信號，經智能信息處理得到目標信息，然后將其反饋給發射機，使得發射機能夠自適應調整發射信號，以期望提高整機性能。
（3）雷達回波數據的存儲。通過更多雷達回波的積累效果，以提高雷達認知環境的精確程度，這是通過在跟蹤期間使用貝葉斯目標探測方法實現的。
3 認知雷達的處理
3.1 認知雷達工作方式
圖2描述了認知雷達的工作方式。
系統首先采用數據庫根據先驗目標信息來識別頻段和感興趣的子頻段，指出目標可能響應的射頻（圖2a）內的譜區域。該數據庫還用于存取已知的射頻系統波形類型，從而令認知非線性雷達避免干擾其它射頻系統以及被其它射頻系統所干擾。
然后，系統無源地掃描射頻環境，從而獲取噪聲、射頻干擾和已知射頻系統的波形（圖2b）。然后根據由無源掃描獲得的發射機和接收機頻率上的射頻干擾和噪聲功率電平來選擇雷達波形參數；同時系統還可以根據某種先驗的目標信息（由數據庫提供）選擇雷達波形參數，為解決多目標優化難題，使用自適應算法選擇雷達波形參數。
然后，雷達探測信號照射環境，再測量雷達回波（圖2c）。
之后，處理測得的雷達回波，證實感興趣的目標存在或不存在。
再根據下面三點為下一個循環選擇新的雷達波形參數：射頻干擾和噪聲的無源測量；某種先驗的目標和數據庫信息；基于前一個循環的感興趣目標的似然性。
因此，對一個給定的循環，新雷達波形的頻率可以變到一個新子頻帶（圖2d）上以驗證感興趣的目標。
3.2 認知雷達的處理構架
認知非線性雷達的處理框架見圖3所示。
雷達系統組成包括多部接收機，對這些接收機進行編組，可分為兩類：
（1）陣面無源頻譜接收機。
（2）雷達接收機。無源頻譜接收機感知射頻環境，探測電磁干擾。系統采用多部無源接收機同時測量多個感興趣波段。與采用單部無源接收機相比，采用多部無源接收機的優點在于減少了測量多個感興趣波段的所需時間。頻譜感知技術對噪聲、干擾、工作在射頻環境中的射頻信號進行無源測量，以便雷達的發射機和接收機工作在這些預先存在的信號的波段之外。
選擇了探測目標的合適波形之后，雷達接收機測量射頻環境。從雷達接收信號中提取潛在的目標信息或特征。用目標特征（來自雷達接收機處理鏈）、干擾和噪聲（來自無源接收機處理鏈）估算信噪比（SNR）。然后，用目標檢測/分類算法和某種先驗的目標信息對信噪比信號進行處理。根據目標檢測似然性、噪聲和干擾功率電平、允許的發射頻率（如數據庫指定的），優化發射波形參數（幅度、頻率、相位、調制等），然后選擇并發射波形。這一過程不斷重復，直至高度確信目標出現或缺失。
3.3 頻譜感知處理
頻譜感知處理用于估算圖3中無源頻譜接收機提供的有限持續數據流的功率譜。該無源頻譜接收機（含模數轉換）提供信息的數字化數據流。
圖4說明了頻譜感知處理流程。由于采用快速傅里葉變換（FFT）有效計算了有限觀察窗以及功率譜估計，所以，窗函數被用來減少譜泄漏或副瓣。然后，將功率譜與雷達接收機信息提取出的特征結合起來，估算目標檢測和分類的信噪比。最后，采用一種信號檢測技術來檢測工作環境中的潛在通信和其它射頻信號。該信號檢測技術可采用訪問數據庫的方式獲取已知射頻系統波形類型。
3.4 目標檢測與分類
圖5說明了目標檢測和分類技術的流程。
目標檢測器的輸入是諧波和/或互調失真乘積的信噪比估算。目標檢測方法包括：匹配濾波器、貝葉斯決策理論、通用似然比測試（GLRT）、恒虛警率（CFAR）處理。
目標檢測之后進行目標類型識別。常見的分類方法有貝葉斯鑒別函數、最近鄰分類器、支持矢量機（SVM）、神經網絡、基于樹的算法、無人監管學習算法。
3.5 優化處理
目標檢測和分類之后，根據頻率信息、數據庫提供的允許發射頻率、以及頻譜感知步驟給出的適用發射頻率，采用優化器來確定新發射頻率的參數以及其它波形參數。優化器根據雷達探測需求對多個目標函數進行優化。與雷達系統相關的目標函數，包括信噪比、系統功耗、頻率、所占帶寬、計算的復雜性。與雷達系統相關的決策變量包括頻率、信號功率、帶寬、調制類型、脈沖重復間隔（PRI）。
多目標函數優化的實現方法之一是遺傳算法。與其它機器學習方案相比，遺傳算法有優勢，因為它們不需要目標和/或環境的練習數據或統計模型。
遺傳算法的基本步驟示于圖6。首先，隨機產生N個方案，采用適切性原則識別出群中最合適的染色體，這里，適切性測量取決于目標函數。然后，用交叉、突變的方法產生一個新的群，即下一代就形成了。對新群中的染色體，要評估其適切性，淘汰掉適應性程度低的解，經過多代迭代，最終評估一種中止條件，以確定新群滿足優化過程的要求。
4 認知雷達的發展趨勢
認知雷達作為一個嶄新的發展方向，尚處于“幼年”階段，全面、完善、實際的認知雷達還遠沒有變成現實。下面是若干需要進一步發展的領域：
（1）最優發射波形的設計和選擇。如何根據雷達回波和先驗知識等，確定相應的優化指標，采取高效、穩健的算法，自適應地設計、選擇發射波形參數，直接決定著雷達的智能程度。
（2）數據挖掘和基于知識的推理。認知雷達具有存儲器，如何從大量的傳感器信號和“記憶”中挖掘出有效的信息并加以利用，是實現智能行為的關鍵。
（3）資源分配的最優化算法。在雷達波發射、計算、存儲等環節，如何規劃有限資源，對于多目標，如何設計、選擇發射波同時探測不同特性的目標，使整個系統的性能達到最優，涉及到高效、穩健的最優化算法的研究。
（4）自適應波形的生成技術。
5 結束語
目前，國內外對認知雷達的研究都處于起步階段，認知雷達的實際裝備尚未見諸于報道。認知雷達是一門交叉學科，其研究工作良好有效的發展需要結合雷達專業技術人員和人工智能相關學科研究人員的共同努力。雷達專業人員可從事雷達技術指導和雷達仿真技術研究；人工智能相關專業人員，可從事運籌學、最優化算法、知識推理等研究。從長遠發展來看，認知雷達的相關理論成果可推廣到通信裝備、導航裝備、電子對抗裝備等的智能化研究中，將對相關領域的發展具有巨大的促進作用。
參考文獻
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[3]R.Duda，P.Hart，D.Stork， Pattern Classification；New York， NY：John Wiley & Sons，2001.
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主要分析研究的是探地雷達技術及其應用，通過闡述探地雷達技術的理論基礎、解釋原理及發展歷程等基本內容，結合采礦工程的實際要求，探究在采礦工程中探地雷達技術的實際應用，以期能夠為相關研究人員提供重要的參考資料。
關鍵詞：
采礦工程；探地雷達技術；應用
0引言
中國幅員遼闊、地大物博，擁有眾多地下資源，其中豐富的礦產資源一直是中國社會發展和經濟建設中最為重要的一種資源，是中國實現長久穩定發展和繁榮富強壯大的基石，因此采礦工程正在中國各地如火如荼地開展建設當中。而其中至關重要的一項技術即為探地雷達技術，通過使用該項技術能夠幫助采礦工程更加準確地了解周邊巖層情況及地質環境，同時還能夠有效檢測整體工程質量，在此背景之下，研究探地雷達技術在在礦工程中的應用具有極其重要的研究價值。
1探地雷達技術的簡要概述
1.1發展歷程
探地雷達技術最早誕生于20世紀初期，由兩位德國籍科學家Letmbach、Lowy首次提出，經過半個多世紀的發展之后，探地雷達技術已經初具雛形，并且開始應用于包括冰層和巖鹽等介質當中，但此時該項技術具有明顯的局限性，即只能運用在電磁波吸收非常弱的介質當中。直到20世紀70年代中后期，在電子技術的誕生及迅速發展之下，探地雷達技術與現代化的數據處理技術相結合，其實際應用范圍得到空前擴大，除了可以運用在電磁波吸收弱的介質當中之外，還可以用于土層、煤層等介質中，其實際運用范圍涉及考古、巖石勘探、工程及建筑物內部勘探甚至是礦產資源探測當中。在20世紀80、90年代探地雷達技術被引入中國以來，經過廣大科學研究工作人員多年的共同努力，探地雷達技術已經被廣泛運用在采礦工程當中并取得了良好的成效。
1.2理論基礎
探地雷達技術其實是一種依靠彈性波傳播理論，是對于地下介質，對超高頻短脈沖電磁波傳播規律進行深入研究的技術。這主要是由于位移電流在地質介質當中占據著至關重要的地位，而介質的介電性質幾乎可以直接影響甚至決定頻散較少的高頻寬頻電磁波的傳播速度，而這與彈性波傳播理論具有極高的相似性，二者均嚴格遵循波動方程，只不過在變量方面存在些許不同的物理差異，但電磁波和彈性波之間具有相同的形式，因此結合合成波的原理可以將脈沖電磁波解構成為若干頻率存在差異的正弦電磁波，也就是說正弦波傳播理論及特征是探地雷達技術的重要理論基礎[1]。
1.3解釋原理
無論是在哪一種應用范圍內，使用探地雷達技術的根本目標就是得到最終的地質解釋資料，而這需要建立在拾取反射波的基礎之上。對電磁波組標志進行有效識別則是與波形特征等具有緊密聯系。在介質中進行傳播活動時，電磁波組的傳播路徑，包括電磁場的具體強度、波形等將會隨之發生變化，此時運用探地雷達技術能夠以剖面圖的形式對位于反射波組當中的同相軸進行追蹤和表現，進而判斷出地層是否存在斷裂情況，最后依據真實可靠的地質鉆探資料，明確反射波組當中蘊含的真實地質含義，形成基于整個探測區角度下的成果圖將會成為采礦工程設計的重要參考資料。
2探地雷達技術在采礦工程中的具體應用
2.1對巷道圍巖松動圈進行探測
中國在經過漫長的研究發展歷程后，對巷道圍巖松動圈支護理論進行不斷豐富和完善，并且與探地雷達技術進行充分結合，最終使得其能夠熟練靈活運用在采礦工程尤其是探測巷道圍巖松動圈工作當中。但值得注意的是，確定巷道圍巖松動圈的初始值是完成這一工作的核心與關鍵，直接決定著對巷道圍巖松動圈進行探測的成功與失敗。在過去工作人員通常會選擇使用超聲波探測技術、鉆粉法、位移計法等各種方式進行探測，但無論是哪一種方法均會對巷道圍巖造成不同程度的破壞，無法保證圍巖能夠始終保持其原始狀態，而這將直接導致探測松動圈終值的準確性、精密性大大降低，甚至最終影響整個采礦工程的質量。而使用探地雷達技術之后，通過配置超過200Hz的高頻天線，通常情況下在不超過10m的探測深度范圍內可以將精度控制在5cm以內，同時不會對巷道圍巖造成任何損壞[2]。比如在采礦工程中，通過應用探地雷達技術進行直接探測，發現在大約200m多的圍巖深處中顯示存在一條強烈的反射回波信號，在對電磁波組同相軸進行追蹤之后發現存在層狀起伏，表明該界面當中電磁波正由弱到強進行變化，而到215m范圍內的圍巖雷達波無規律，能夠清楚地看到有較大裂隙，代表此位置為破碎區。在此基礎上工作人員能夠明確巷道圍巖松動圈厚度，并以此為根據指導設計巷道支護。
2.2對巖石的位置厚度進行探測
在計算礦體儲量及評估該礦可采程度工作當中需要確定煤層當中待采礦層厚度及開采放頂煤時頂煤厚度，與此同時，需要準確了解開采空間與如奧灰等重要巖層的相對位置關系，這也是保障開采工作能夠順利安全完成的必要條件。在A煤礦當中有三個鉆孔，通過分析可以得知由于受到爆破及巖層自身裂隙發育等影響，可以從圖1當中看出整體的雷達圖像并未呈現出明顯的規整性波形，反而給人一種雜亂無章的感覺；另外，探測圖顯示出煤層剖面呈現起伏形態，并且存在大概11cm～12cm厚的偽頂。偽頂雖然和煤層性質近乎一樣，但是其厚度要遠小于煤層，并且雷達波不會顯示出分層現象。而煤層下方是砂巖，工作人員通過探地雷達技術探測的采礦區煤層具置及厚度之后，便可以繪制出相應的等厚線圖，作為設計采礦區開采的重要指導。
2.3對地質實際構造等進行探測
由于真實的開礦現場環境復雜，經常會發生各種各樣的地質異常情況，如斷層、礦層沖刷、陷落柱等，假如此時在確定位置或在搜尋礦體的工作當中使用巷探、鉆探等技術方法，不僅無法有效節約時間，節省人力與物力，甚至有可能影響工作的安全性，造成不必要的經濟損失和資源浪費。而使用探地雷達技術則能夠有效解決這一問題，一般情況下在不超過100m的范圍內，探地雷達技術可以實現無損探測，即在探測過程中幾乎不會對地質構造等造成任何損害，這對于在探測地質構造當中可能存在水害等安全隱患時將有效保障其安全性。在此基礎之上，工作人員除了能夠得到比較理想的探測參數，還可以以此為依據參數對斷層的位置、走向等進行合理推斷，從而進一步提升采礦工程的質量。
2.4探測采空區及含水情況
所謂采空區具體來說指的是在天然的地質運動或人工挖掘后，地表會在下面形成或大或小的“空洞”，即人們通常意義上的采空區。而采空區對于采礦工程來說是一個比較巨大的安全隱患，稍有不慎，采礦所需的機械設備甚至是工作人員將極有可能墜落在采空區當中，進而造成嚴重的經濟損失和人員傷亡。因此在采礦工程當中應用探地雷達技術可以對采空區進行有效探測，避免此類事故的發生。在A礦區當中由于前人的多次挖采導致在淺部煤層當中出現了一個非常明顯的采空區。通過圖像顯示，大約在0m～16m的位置處存在明顯異常，而大約在910m深度的位置處還出現不太完整的雙曲線形態圖，這種波形的出現代表著穹形空洞；而在觸底后波幅逐漸增加，但是很快隨著不斷增加的深度，波幅迅速減小直至消失。因此最終顯示出的成果圖能夠準確反映出在該采空區當中蘊含豐富的水及淤泥等物質，并且吸收了大量電磁波能量。
3結語
通過研究論述可以得知，基于電磁波理論下產生的探地雷達其實就是一種將地質資料作為重要參考，尤其適合用于弱磁介質為主的采礦工程項目中的一項探測技術。通過運用探地雷達技術可以在最大程度上保護圍巖的基礎之上對其進行探測，并保持較高的精準度；另外還可以在一定范圍內有效探測確定礦層的厚度、位置等基本資料，并直接探測出斷層的走向；對于采空區中的地下空洞等也可直接進行探測，從而真實了解到實際含水情況，對整體的填充質量進行科學評估，以此檢驗采礦工程的整體質量。鑒于探地雷達技術擁有眾多優勢功能，因此在未來采礦工程當中還需要多多運用該項技術，并積極進行探索研究，以便能夠進一步擴大探地雷達技術的使用范圍。
參考文獻：
［1］劉傳孝，楊永杰，蔣金泉.探地雷達技術在采礦工程中的應用［J］.巖土工程學報，1998(6)：102-104.
【關鍵詞】合成孔徑雷達;地形測繪;應用及進展
機載合成孔徑雷達技術以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便等優勢特點受到廣泛應用，除了在軍事領域有較大的發揮，合成孔徑雷達技術在民用鄰域也有較大的發展，如地形測繪測量、空間遙感控制、海洋監測、氣象探測等，本文將針對機載合成孔徑雷達技術的特點優勢分析探究其在地形測繪中的應用及發展。
1.機載合成孔徑雷達系統特點
1.1較高的精度
合成孔徑雷達的原理是通過發送、接受固定頻率的脈沖信號，相對于以前單一獨立的天線收發機制，合成孔徑能夠將各天線矩陣單元有效地整合為綜合的發送、接收系統，加以強大的數據處理能力，對于發送、接收的頻率脈沖分析處理，從而達到全方位、高精確的探測、監控效果。
隨著科技的進步與發展，電子產業方興未艾，機載合成孔徑雷達的部件不僅性能越來越強悍，其形態也將變得越來越精細，所應用的功能也越來越廣泛，經過一定的實踐應用調查，機載合成孔徑雷達的相對定位精度在300M至1500M的工程定位中，1小時以上觀測的解其平面位置誤差小于1mm，和ME-5000電磁波測距儀測定的數據結果比較，其邊長差值最大為0.5mm，較差中誤差達到了0.3mm的級別。
1.2探測效益高
隨著機載合成孔徑雷達技術的不斷完善，通過合成孔徑雷達探測的無人機已經應運而生并且防范應用，在地形測繪測量中，20KM內相對靜態的地理定位，無人機完成探測任務僅需15至20分鐘即可，當用于快速靜態相對定位測量時，每個流動站與基準站間距在15KM時，觀測時間便可縮短至1-2min。通過機載合成孔徑雷達的無人機觀測與雷達基站的綜合應用，地理地形的探測工作可以增加實際效益，縮短耗費時間，降低應用成本。
1.3系統綜合、操作便捷
整合性的合成孔徑雷達系統是綜合型的應用系統，配合使用的雷達基站間不需要相互通視便可實施有效監測及相關任務，通過系統的自主調控以及后臺大型數據處理機制，地理地形的測繪工作將會顯得比較輕松，并且耗費的人力、物理也相應減少。由于無需點間通視，點位位置可根據需要，可稀可密，使雷達站點的選址工作變得靈活多變，可以省去過去經典的大地網中的傳算點、過渡點的測量工作。
科學的進步也帶動了系統的發送、接收機制的發展，系統的自動化程度也越來越高，相應組件的構造與體積越來越精巧，相應的減輕了測量工作的工作繁重程度，使得地形測繪輕松簡便。
1.4提供三維坐標、全天候作業
地理地形的測量方式可以采用不同的方式進行，經典的大地測量方法將平面與高程度采用不同方法分別施測。合成孔徑雷達可同時精確測定相應地形相應目標的三維坐標，并且可以實現四等水準測量的精度。
機載合成孔徑雷達可裝載在無人機、高空偵查機、衛星等高空載具中，可以全天24小時實施測量工作，不受陰天黑夜、起霧刮風、下雨下雪等環境天氣的影響。
2.機載合成孔徑雷達技術在測繪領域的應用
最初的合成孔徑雷達的設計目的是應用于導航，情報收集等軍事領域。隨著技術發展，民用等軍事領域之外的應用前景也相當廣泛，由于合成孔徑雷達的諸多高性能特性及優點，注定其在各行各業有著廣闊的應用空間。
通過合成孔徑雷達發送與接收的頻段脈沖信號，可以進行海、空、陸的測量測繪、精確定位以及實時監控等。在于地形測繪鄰域，合成孔徑雷達技術已經用于建立高精度的全國性大地測量控制收發網絡，測定大范圍的地形動態參數，用于建立陸地海洋大地測量基準，進行高精度的島嶼、丘陵、平原、海洋等多種地形地貌的聯測，用于檢測地球板塊運動和地殼形態移動以及實時動態監控，還可以應用于工程測量當中，成為建立城市與工程控制網絡的主要手段，合成孔徑雷達可以測定航空航天攝影瞬間的相機的相對位置，實現少量地面控制或者無地面控制的航測快速成圖，從而從多方位、多領域對地理信息系統、全球環境遙感監測的技術發展起到促成推進作用。
3.機載合成孔徑雷達技術的發展前景
隨著我國的技術創新以及科技發展，機載合成孔徑能夠獲得廣泛的應用空間，特別在無人機、電子產業火速發展的今天。
在大地測量鄰域，通過機載合成孔徑雷達技術可以開展國際聯測，各地大范圍、多地形地貌的聯測。經過平臺統一、數據連接整合，很有希望能夠建立起全球性的大地地形地貌控制網絡系統，能夠為地點提供高精度的坐標，測定和精化大地水準面。經過大型數據處理機制，雷達探測地形坐標精度獎金0.2m，并且能夠聯測地形的集合水準，為我國的地理地形測繪建立了各級測量控制網，提供高精度的平面與高程三維基準。使得全國大范圍的地形、平原、丘陵、島嶼、海洋聯結為整體的三維地形庫。
工程測量領域，運用合成孔徑雷達技術，能夠對靜態工程位點進行精準定位，實施地形測量，從而根據測量實際數據布設精密工程控制網，可用于城市、礦區、油田等重要地形地段的沉降監測、地殼板塊的動向監控、高層建筑的變形監測以及隧道、河道、橋梁貫通測量等精密工程。
航空攝影地形測量領域，我國測繪工作者通過高空無人機、氣象無人機、電子偵察機等多種機載合成孔徑雷達載具進行相關任務工作，如航測外業控制測量、航攝飛機導航、機載雷達航測等匯聚數據形成三維坐標圖形。
地球動力學領域，機載合成孔徑雷達技術應用于地形地殼板塊運動監測以及區域板塊的運動監測，另外該技術還應用與海洋測量、水下地形測繪等相關領域。在靜態定位與動態定位測繪時，合成孔徑雷達系統需要整合相關測量測控設備的配合與數據接收整合，如低軌衛星，地面雷達基站等多方位探測設備，通過平臺統一的處理指令，可以實施靜態定位與高動態高精度定位測繪以及精密定軌監控等高難度任務。
結束語
機載合成孔徑雷達技術不僅廣泛應用于地形測繪監控，同時在軍事國防、智能交通、郵電通信、地礦、能源開采、工程建筑、海洋探測、高空監測、農業、氣象氣候、土地規劃管理、環境監測、金融、安防等部門行業，還可以在航空航天、測時授時、物理探礦、姿態測定等領域有著廣闊的應用前景。
參考文獻
[1]潘正風，楊正堯，程效軍，等.數字測圖原理與方法[M].武漢：武漢大學出版社，2004.
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關鍵字：地質雷達 公路路基 病害 無損檢測
中圖分類號：U213.1 文獻標識碼：A 文章編號：
1概況
近年來, 我國城市公路（道路）建設突飛猛進, 由于公路建設的施工質量參差不齊、目前施工工藝限制、車輛超載超重、地下水（或管道滲漏）沖刷等多種原因, 開始出現各種各樣的病害, 如空洞、不密實、沉陷等，公路路基大面積塌陷事故屢見不鮮。居安思危，為預防事故的發生, 需要對公路路基質量進行公路病害無損檢測。傳統的鉆芯取樣、開挖取樣檢測手段最大的優點是直觀,但是效率低, 代表性差, 成本高, 而且具有破壞性。而瑞雷面波法和高密度電阻率法雖然是無損檢測、可靠性高，但是效率低，且成本較高。地質雷達又稱探地雷達(Ground PenetratingRadar,簡稱GPR) , 近年來其應用范圍越來越廣, 技術越來越成熟。地質雷達在路基檢測中具有高效、無損、簡便、經濟的特點, 且有很高的分辨率, 檢測質量可靠。
2地質雷達技術的工作原理
地質雷達技術是一種對地下的或物體內不可見的部分進行定位的電磁技術。工作原理為:利用超高頻( 106～109 Hz)電磁波以寬頻帶脈沖形式,通過發射天線定向送入地下或工程實體內, 經存在電性差異的地下地層或目標體反射后返回地面, 由接收天線接收。高頻電磁波在介質中傳播時, 其路徑電磁場強度與波形將隨所通過介質的電性特征及幾何形態而變化。電磁波在有耗介質中傳播時, 遇到地下介質不均勻、介電常數有差異時便會發生反射, 其發射系數由介電常數決定。故通過對時域波形的采集、處理和分析, 可確定地下界面或構造物的空間位置及結構。地質雷達探測深度范圍和分辨率與所使用的天線頻率有關。不同的地質結構或不同的工程實體需要不同的天線頻率。工作原理如圖1、圖2 所示。
物體的電磁特性主要由相對介電常數和電導率決定。與公路路基路面結構相關的介質電磁參數見表1所列。
介質間的電磁特性差異越大, 其介質間的界面越易識別。電磁波在界面處會產生大量的反射和相對較少的透射。相對介電常數與界面處反射率大小的關系為
(1)
其中：為反射率; 1為介質1的相對介電常數; 2為介質2的相對介電常數。
由式( 1) 可知, 反射系數的大小主要取決于反射界面兩側介質介電常數的差異, 差異越大反射信號越強, 反之反射信號越差。在對地質雷達數據進行一系列處理的基礎上, 根據雷達波形、電磁場強度、振幅和雙程走時等參數便可推算出路面下的情況。
由于材料的電磁特性不同, 當雷達波透過不同材料時, 其速度不同。速度是材料介電常數的一個函數, 且一種電磁波透過不同材料的速度與材料的相對介電常數的平方根成反比。目標體到測線的垂直距離計算為式( 2) :
(2)
式中: d 為目標體到測線的垂直距離(m) ; T 為記錄的反射電磁波雙程走時(ns) ;X 為發射天線與接收天線之間的距離(m) ; v 為電磁波在介質中的傳播速度(m/ns) 。
(3)
其中, C 為光速( 0.3 m/ns)；為介質介電常數, 可以利用經驗數據或測定獲得。
以下結合杭州市區某公路路基病害檢測的實例, 根據地質雷達剖面上的異常特征對其進行分析。
3數據采集
現場檢測采用加拿大探頭與軟件公司生產的pulseEKKO PRO 型地質雷達, 采用反射法測量。在滿足檢測范圍的前提下, 并考慮到高壓線和汽車等干擾因素, 所以選擇中心頻率250 MHz 的屏蔽天線。根據選定的天線主頻, 采樣率取值0.4 ns; 天線收發距0.38 m; 天線步距0.05 m, 滾輪觸發。系統疊加次數4,可以壓制隨機干擾, 而且不影響采集速度。電磁波在探測范圍內的傳播速度初步擬定為0.1 m/ns, 以便在檢測過程中實時觀察, 排除干擾因素, 有利于后續的數據處理和解釋。測線主要布置在行車道上, 沿著道路的縱向, 對懷疑路段可增加橫向測線, 從而有效圈定病害范圍。
4數據處理
本次地質雷達的數據處理方法主要步驟為預處理、濾波、反褶積、偏移歸位處理以及其它相關的信號處理方法。
首先，對數據進行預處理。包括格式轉換、坐標校正等后續工作所需的前期工作；然后對數據進行濾波處理，保留有效波；第三步對數據進行反褶積處理，壓制多次干擾波，提高垂向分辨率；第四步對數據進行振幅處理，提高深處波形的振幅，使能量較弱的波形易于識別；最后對數據進行偏移處理，提高資料的橫向分辨率，使界面回歸其真實位置。當數據質量不是特別理想或者為了更加確定地下目標體的分布，可對數據進行復信號分析，通過對比處理剖面同瞬時振幅、瞬時頻率和瞬時相位的剖面，可對資料解釋提供進一步的依據。
5 成果解釋
路基填筑時全線采用的填料與施工工藝基本相同, 因此沿線路走向材質應該是均勻的, 雷達圖像特征也應基本相同, 即路基介質對雷達波反射形成的同相軸應該是連續的（圖3為歷史正常公路地質雷達剖面波形圖）。
路基出現病害后, 不同填料結構界面破壞、變形。這些病害會引起雷達波的急劇衰減和強烈反射的發生, 在雷達剖面圖上表現為振幅變化、同相軸不連續。另外由于病害區段介質電性與周圍明顯不同, 在雷達剖面圖上可能表現為圖像紊亂。分析雷達剖面圖像反射波的衰減、同相軸連續性和波形形狀等, 可得到病害類型、位置、范圍、嚴重程度等信息。
本次公路路基檢測最典型的病害為土層脫空或擾動異常。土層脫空或擾動異常通常是介質不均勻，與周圍介質的相對介電常數存在較大差異。由于土層疏松、較多小孔隙分布或含水量不均勻, 在雷達波形圖中表現為反射波較多、規模小、不連續、反射能量強弱變化較大, 整個剖面較為紊亂, 與正常的雷達圖象相比層狀同相軸少, 與空洞異常相比, 兩端的繞射幅度較小, 甚至察覺不出, 典型不密實異常如圖4-8所示。
圖41號測線地質雷達波形圖
紅色異常區域在10.2～14.4m位置處，深度范圍1.8m～2.2m，為土層脫空或擾動異常
圖52號測線地質雷達波形圖
紅色異常區域位于水平4.8～7.8m，深度1.7m～2.2m處，為土層脫空或擾動異常
圖63號測線地質雷達波形圖
紅色異常區域位于水平10.1～11.3m、 13.0～13.9m，深度1.0m～1.7m、3.1m～3.70m處，為土層脫空或擾動異常
圖74號測線地質雷達波形圖
紅色異常區域位于水平6.1～7.8m，深度1.9m～2.4m處，為土層脫空或擾動異常
圖85號測線地質雷達波形圖
紅色異常區域位于水平6.1～7.8m，深度1.5m～1.8m處，推測為土層脫空或擾動異常
6 結語
本次公路路基病害檢測結果與后期鉆孔取樣所得結果符合很好，因此本次地質雷達探測是成功的，達到了本次檢測的目的。
在公路工程的病害檢測中,地質雷達技術的應用取得明顯的社會效益和經濟效益。地質雷達探測具有經濟，高效，非破壞性等優點，探測精度高，分辨率高。在公路路基病害的監測、檢測方面必將有廣泛的應用前景。
地質雷達技術作為一種對隱蔽工程的探測手段, 除了具有科學性的一方面外, 同時也存在局限性、多解性、片面性。如探測深度的問題。地質雷達探測的分辨率很高(可達cm級),電磁波的頻率越高，電磁波在地下介質中衰減的越迅速，探測深度越小，同時分辨率也跟著降低。而且雷達的電磁脈沖信號的傳播取決于探測的高頻電性(介電常數ε),因此其探測深度和精度亦取決于探測介質的特性。在諸如砂、礫石及淡水這樣的低導電率介質中,地質雷達探測深度可達數十米,但在粘土、淤泥及含鹽或受污染的土壤這樣一些導電介質中,探測深度只有幾米。所以應在地質雷達的硬件方面加強地質雷達的儀器開發、改進，提高儀器靈敏度，加大探測深度、精度。
關鍵詞：雷達技術；發展規律；發展趨勢
1.雷達技術的發展概述
在二十世紀三十年代，雷達技術開始發展，從二戰時期起在各大戰役中發揮著很大的作用，經歷了實戰的洗禮之后，大大的推動雷達技術理論的完善和對應用的深入探索，現代雷達技術理論方法、體質機制及技術應用均得到了很大程度的發展，經過幾十年的發展，雷達裝備技術在環境條件、目標任務以及雷達的研發生產技術等，均發生了變化。雷達的發展可分為以下幾個階段：1、以電子管、非相參為主。為了勘探飛機等飛行物。2、以各項性能比較高的全相參為主。為了應對防空作戰的局勢。3、以大規模的集成電路、全固態為主。4、以多功能、自適應和對目標識別準確度的技術為主。為應對現代越來越發達的科技產物。
2.對雷達裝備技術發展產生影響的內外因素
2.1內部因素
影響雷達裝備技術的內部因素有三個方面：資源、方式、能力。資源指的是雷達在波形、極化、平臺等資源方面的所利用的程度。方式即是其獲得相關信息的各類方法及途徑，其中含括布設、運動、構型、配置等多種方式，另外這個因素對雷達技術的影響最大，在技術創新中有著主導性的影響。能力說的是雷達裝備技術運用到現實中最后所呈現出的能力。三個內部因素在雷達裝備技術的發展進程中，對其有著非常重要的作用力，推動著其發展和完善。
2.2外部因素
對雷達技術產生影響的外部因素有三個主要的方面：環境、目標、任務。環境因素比較復雜且多變。雷達的工作環境，所處的生存環境和磁場環境、需要勘探的目標周圍的未知環境，都存在復雜性和未知性。雷達所需應對的目標是有著多樣性這一特殊點，主要表現在種類的構型、活動的空間、運動的特點、頻譜、極化等方面的復雜性。任務因素多元化，雷達技術在作戰方面的的應用范圍要廣，才可以滿足實戰的多元性。
3.雷達技術的發展規律特點
3.1頻譜資源的占用更廣
經過大量研究表明雷達技術在頻譜資源方面更加寬泛，這讓雷達的縱向分辨能力以及定位的精確度更高，另外所占的空間譜越來越大，很大程度上提高了雷達在橫向分辨能力以及定位方面的準確度。
3.2雷達勘探的方式從低緯度逐漸向高緯度發展
雷達技術的觀測視角覆蓋，探測器構型及信號的空間維度，這三方面是主要體現雷達探測維度的體現，其完善程度也充分代表著雷達裝備技術的成長階段。此外雷達技術在資源方面的消耗程度也在逐漸增多。
3.3內外因素對雷達裝備技術發展的綜合影響
在雷達裝備技術的發展中避免不了遭遇到內部外部因素的各種影響，其外部影響中環境、目標以及任務牽制著雷達裝備技術的進展方向，內部影響中雷達技術的資源、能力、方式，這涉及到雷達技術的可行性以及其認知程度及其他方面的問題，一方面也約束著雷達在技術發展上的步伐，有著決定性影響。
4.雷達技術的發展歷程及未來發展趨勢分析
4.1雷達技術的發展歷程
大致可以分為以下幾個階段：
1、二十世紀中前五十年。在這一階段中，戰爭頻發，飛機被廣泛用于戰爭，飛機靈活，在上空，不易察覺，所以當時對飛機的探測成了當時關注的一個重點，這就很大程度的推進了雷達技術在理論方面、技術方面、實踐方面的進步。在這個時期的雷達視角單一，呈點狀分布，單一勘測器構型和一維的信號處理，基本滿足當時戰爭需求。
2、二十世紀后期三十年。雷達技術在理論、技術等各個方面都有著突破性的進展，中遠程導彈及軍事衛星等很多高科技被研發出來，并且被大規模的應用到戰爭中，雷達裝備技術的發展在這一刺激下，獲得了很大程度上的推動，并大規模的在軍事上應用。這一時期雷達的具有一維的多視角式布局、二維的信號處理、多類探測器的簡單式構型等特別點。
3、二十一世紀前后五十年。國家經濟的發展帶動著科技的不斷進步，越來越多的高科技出現，這就造成了高科技的局部性戰爭的爆發，新型的軍事就要來了，這將是軍事的一個變革的時期。這一時期，雷達的具有二維度多視角的分布，多類探測器的共形式構型和多維度的信號處理等特點。
4、再之后的五十年。這是雷達技術目前所在的階段，此階段將是數字化的年代，雷達技術在此階段，將會有更多的創新，為了適應這一階段，將不斷的完善基礎理論及技術。數字共形相控陣式雷達、雙多基的SAR與三維的SAR等很多新研發的雷達技術可以會進行技術整合，在實際戰爭中進行檢測。這一時期的雷達技術也許會具有三維度的多視角式分布、多維度的信號處理和多類探測器的復雜式構型等特別地方。
結束語：
本文對雷達技術的影響因素、發展歷程及未來發展趨勢進行分析概述，雷達裝備技術的發展很大程度受到當時局面的影響，為滿足當時軍事需求，進行改進。近一步深入了解雷達裝備技術在發展中所呈現的規律，這給雷達裝備技術的發展走向提供了很有意義的重要依據，所以研究人員及研究機構，要對雷達裝備技術的發展歷程進行身日的了解及分析，總結其在發展中所呈現的規律，歸納其發展中的特點，與當今技術相對比，對未來的技術發展進行規劃，讓雷達裝備技術在研究領域方面對發展的主流的歷史、當今和未來的情況有把握，明確雷達裝備技術在未來的目標，確定科學的研究方向，制定研究方式，從而推動來雷達技術的發展。
參考文獻：
關鍵詞：小型機載激光雷達技術；植被覆蓋區三維測繪；電力優化選線
中圖分類號：TN958.98 文獻標識碼：A
0.引言
輸電線路勘測優化設計在是輸電線路工程中最基礎最重要的工作，優化設計輸電線路路徑需要綜合考慮行政規劃、運行安全、經濟合理、施工難度、檢修方面等因素。而在輸電線路優化設計工程中，特別是工程工期緊、測繪面積較大、精度要求高且測區地形較為復雜的情況下，輸電線路優化設計難度較大，尤其是在我國西南地區以高山大嶺為主，地形起伏大，植被覆蓋率高且平丘地區房屋密集，分布不規則。傳統的線路優化設計主要采用的測量方法是工測量方法或者工程測量與航測相結合的方法。傳統的線路優化設計方法具有外業勞動力強大，數據精度低且無法獲取植被以下地形及交叉跨越的高度，工期比較長等缺點。將激光雷達技術應用于電力線路優化設計中能降低選線難度，提高設計效率。因為機載激光雷技術具有數據產品豐富、數據精度高，能夠獲取植被以下的地形及交叉跨越高度且自動化程度高，能夠保證線路走向合理，大大降低外業工作量，縮短工期等優點。
我單位采用綿陽天眼激光科技有限公司自主研發的小型激光雷達測繪系統搭載在動力三角翼上對四川廣元某山區測區進行數據采集，應用高精度激光雷達數據成果，在基于激光雷達數據輸電線路三維優化選線軟件中進行優化設計，高效快速對該區線路進行優化設計，降低了選線難度，提高了工作效率，具有良好的社會效益及經濟效益。
1.小型機載激光雷達系統原理及技術優勢
1.1 機載激光雷達系統原理
機載激光雷達系統是集激光測距、全球定位系統（GPS）、慣性導航系統（IMU）及高分辨率航拍相機于一體的系統。利用高精度的激光掃描測距技術獲取三維激光點云、慣性導航單元系統獲取飛行平臺姿態信息、機載GPS獲取飛行平臺的空間三維位置信息；利用高分辨率數碼相機獲取真彩色數據影像。機載激光雷達測量原理：機載激光雷達激光腳點定位采用飛行航跡來計算激光腳點的坐標。因此基行航跡和系統瞬時姿態的激光點的坐標計算如公式（1）所示，公式（1）中的L是瞬時激光脈沖源到地物的距離，基行時間測量原理的測距由公式（2）求得。公式（1）中是激光發射角，XL、YL、ZL是激光器的位置坐標，通同轉換矩陣就可以精確的計算出每一個地面光斑的XG、YG、ZG。
機載激光雷達系統包括以下4部分：機載激光掃描雷達單元；DGPS及IMU慣性導航單元；高分辨率航拍相機；系統控制及數據實時記錄存儲單元。各部分用以太網協議交換數據，供電選用航空電池供電。小型激光雷達系統原理如圖1所示，不需要或需要極少地面控制點即可快速獲取地表及植被以下地表的精確三維信息。
1.2 小型機載激光雷達系統在輸電線路優化設計的技術優勢
小型機載激光雷達系統以其體積小、重量輕且精度高等優點，選擇的飛行平臺較為靈活，快速響測繪作業任務且數據采集周期短。搭載平臺可以選擇有人直升機、無人機、無人氦氣飛艇及動力三角翼等，根據任務需求可以選擇不同的飛行平臺。針對本次山區及植被較為密集的作業區域，選擇搭載動力三角翼作為飛行平臺對測區進行數據采集。機載激光雷達技術具有穿透性，能夠獲取植被以下高精度地形數據及交叉跨越高度；數據精度高、點云密度高；且能快速高效進行作業；數據產品豐富，能獲取高精度的三維激光點云數據和高分辨率數碼影像經過數據處理得到高精數字高程模型DEM、數字表面模型DSM、高分辨率數字正射影像DOM及精細分類的點云數據（包括電力線點、植被點、房屋點）等。
機載激光雷達數據成果，在電力選線以及后期設計工作中提供多種輔助參考信息。生成的高精度DEM數據可以實時獲取線路各個方向斷面信息及塔基地形、塔基斷面；通過數據分類處理，獲取地面、電力線三維點云數據，設計人員在室內即可完成線路交叉跨越測量工作；高分辨率真彩正射影像DOM利于選線避開房屋、庫區、墳墓等重要地物，綜合參考DEM和DSM可實時獲取房高樹高，精確評估樹木砍伐量與房屋拆遷量等；DEM結合DOM得到真實的三維場景，可從不同視角查看線路周圍的地物、地貌信息，直觀可視的三維地形瀏覽及選線，大幅度提高工作效率。
2.技術路線
基于小型機載激光雷達技術在植被覆蓋區輸電線路勘測優化設計中的工程應用主要技術內容包括數據獲取、數據處理、數據應用。采用小型機載激光雷達系統進行電力選線數據的獲取具體技術路線如圖2所示。
機載激光雷達數據獲取的原始數據包括原始激光點云數據、原始數碼影像、慣性導航（IMU）數據、機載GPS數據、地面基站GPS數據。對機載激光雷達獲取的數據處理技術路線如圖3所示。
經上述數據處理后得到的數據成果高分辨率德胗跋DOM、高精度數字高程模型DEM、高精度數字表面模型DSM及精細分類后的電力線點云數據LAS，加載于專門基于LIDAR數據成果的三維輸電線路優化設計系統，對激光雷達獲取的數據進行管理與瀏覽，進行三維選線，主要技術路線如圖4所示。
3.工程應用
我公司應用小型機載激光雷達技術，對地勢起伏較大且植被覆蓋率高的廣元中子（中子-明月峽220kV線路工程、中子-雪峰220kV線路工程）約86km的輸電線路工程勘測優化設計，應用動力三角翼搭載機載激光雷達測繪系統進行數據采集，通過數據處理制作高精度DEM、DSM、高分辨率DOM及精細分類電力線點云。運用三維輸電線路優化設計系統對該工程進行室內快速可視化三維優化選線設計。
3.1 工程測區概述
廣元中子鎮位于廣元市朝天區東北部，屬于低中山區，南北邊緣高峰聳立，海拔在500m～1600m，植被^為密集，高差較大。本次220kV輸電線路工程包括中子鎮―明月峽鄉、中子鎮―雪峰鄉兩條線路，測區全長約86km。
3.2 數據采集
在航測前，進行控制點的踏勘、選址和埋設樁位，用于靜態觀測。GPS網形規劃與控制點之分布有關，為使整個網形的點位誤差分布均勻，在測區布設4個基站，覆蓋測區。結合小型機載激光雷達系統自身的特點，對航高、航速、相機鏡頭焦距及曝光速度、掃描頻率等航攝參數進行設置；為獲取高質量的數據，本次工程共設計了兩條航線，能充分滿足測區的帶寬和激光點云密度要求。
3.3 數據處理
數據處理包括數據預處理和數據后處理。數據預處理是對的激光點云數據大地定向和計算影像外方位元素；數據后處理是在預處理的基礎上經過點云去噪、濾波及精細分類，快速自動分離出精細的地面點（圖5）及分類后的電力線點云數據（圖6），可以快速提取交叉跨越高度。通過對精細的地面點構建不規則三角網格TIN即可快速生成DEM數據（圖7），去噪后的所有地物點即可快速生成DSM。使用精細分類的地面點對數碼影像單張正射糾正，通過鑲嵌勻色即可生成高分辨率正射影像DOM（圖8）。
（1）精細分類后的地面點
（2）精細分類后高密度電力線點云數據用于獲取交叉跨越高度
（3）高精度數字高程模型DEM和數字表面模型DSM
（4）高分辨率正射影像DOM
3.4 線路優化設計
通過后期數據處理得到的成果有DOM、DEM、DSM、分類后的電力線點云，將數據成果導入到基于激光雷達數據輸電線路三維優化選線軟件中，充分利用機載激光雷達系統的多種數據成果，進行室內可視化電力線路選線優化設計，為線路設計提供多種輔助信息，如房高樹高、面積坡度量測、線路交叉跨越高度測量、快速平斷面/塔基斷面/塔基地形圖等。
在三維輸電線路優化設計系統中能夠快速對已有電力線路交叉跨越高度進行量測（圖9）；在線路設計過程中基于精細DEM快速獲取不同方向、不同深度的斷面數據（包括植被以下區域）；高分辨率正射影像圖結合DSM數據可以從中精確量取待拆遷房屋面積及待砍伐植被面積，同時能夠實現線路的優化，減少線路與房屋、植被的跨越，同時對重要地物（高速路、鐵路等）跨越角度進行評估（圖10）；根據優化選線結果及DEM，可以快速自動獲取線路平斷面圖、塔基斷面圖及塔基地形圖，最終優化選線結果如圖11所示。
3.5 精度分析
通過外業實地檢查對本次植被覆蓋區輸電線路測區應用機載激光雷達技術勘測獲取數據進行精度評估，整個測區獲取了高密度點云數據，平均個平方米有6～7個點；整個線路測區高程中誤差為31cm，平面中誤差為65cm，完全滿足電力選線需求。
結語
通過應用小型機載激光雷達技術在植被覆蓋區域輸電線路勘測優化設計，通過將小型機載激光雷達系統搭載在動力三角翼上能夠快速靈活響應工程需求，快速獲取線路走廊區域精細的三維地形數據且數據精度高，滿足電力設計精度要求；通過應用基于LIDAR數據成果的三維輸電線路優化設計系統，對激光雷達獲取的數據進行管理與瀏覽，進行三維優化選線，為電力選線提供多種多樣的信息輔助選線，避免了大量的外業測量，減少了樹木砍伐量及房屋拆遷量，提高了作業效率，具有很大的經濟效益和社會效益。
參考文獻
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[2]張小紅.機載激光雷達測量技術理論與方法[M].武漢：武漢大學出版社，2007.
關鍵詞：地形測量；水下地形測量；地面地形測量
地形測量包括很多種，其中測量難度比較大的有水下地形的測量、淤灘地形的測量、潮間帶地形的測量以及復雜地形的測量。創新地形測量方法，對簡化測量過程，提高測量的精確度具有重要的意義。目前，激光雷達技術、海洋激光探測技術和超站儀測量技術的出現和應用對地形測量的發展具有重要的意義。
一、水下測量的網絡RTK技術
（一） 網絡RTK技術的應用方法
利用RTK技術來進行水下地形的測量的步驟如下：第一，在測量的區域內均勻的布置控制點，通過這些控制點來測量它的坐標成果。第二，將控制點的WGS坐標輸入到水上測量軟件中，并將轉換參數計算出來。第三，將測深儀的換能器以懸掛的方式固定在測量船的一側的中間位置，測量好換能器的吃水深度，然后調試好測深儀的聲速和吃水的參數。第四，安放GPS接收器，在安裝的過程中GPS接收機的天線最好能夠安裝在固定換能器桿的頂部，這樣能夠很好的保證測量點平面位置的準確性。第五，在導航軟件上輸入水上測量的范圍，根據測量區域的情況與測量地圖的比例尺來完成測線的布置，同時設置好數據的采集方式，然后和網絡RTK與測深儀進行連接，按照預先設置好的測線來進行導航并且進行數據的采集[1]。
（二）網絡RTK測量技術的優勢
相較于傳統測量技術，網絡RTK測量技術有明顯的優勢，具體表現在以下幾個方面：
第一，網絡RTK測量技術可以通過廣域差分的GPS和局域差分的GPS削弱系統在應用過程中受到的其他干擾，從而保持測量結果的精準性。第二，網絡RTK測量技術和單站RTK測量技術相比，它的覆蓋面更廣；定位的精度更高，可以實時提供精確到厘米級的定位，定位的精度不會受到距離的影響；同時可靠性非常強。第三，網絡RTK測量技術的基準站上配置了雙頻全波長的GPS接收機，能夠同時提供精準的雙頻偽距觀測值。
（三）應用案例
在對錢塘江入河口的水下地形進行測量的時候采用的是衛星定位技術，其中網絡RTK測量技術就是其中的一種。網絡RTK測量技術從2011年開始被應用在錢塘江河口水下地面的測量中，在使用的過程中提供了厘米級、毫米級、亞米級等不同級別的導航和定位服務。雖然網絡RTK測量技術沒有覆蓋整個測量范圍，但是目前也已經成為進行錢塘江河口水下地面測量的主要方法[2]。
二、水下測量的海洋激光探測技術
（一）海洋激光探測技術的應用原理
海洋激光探測技術的應用原理與利用回聲進行探測的原理相似，利用飛機裝載藍光和綠光的發射和接收設備，激光雷達從飛機上向水面發射激光，這種激光具有窄脈沖、高頻率的特點，發射之后記錄水面對激光的反射時間，記錄水底對激光的反射時間，通過這兩個時間的時間差，結合激光的攝入角度、水體對激光的折射率等因素，獲得測量點的水深。然后再根據定位信息、飛機信息、潮汐信息等確定探測點水深，從而根據水深的變化完成水面地形的測量[3]。
（二）海洋激光探測技術的優勢與不足
海洋激光探測技術以飛機為載體，具有很好的機動性，通過GPS定位系統，能夠滿足大面積水域地形的測量要求，具有測量的面積廣、速度快、精度高、成本低等優勢。但是目前由于受到激光的限制，利用海洋激光探測技術只能測量水深在50米以內的水下地形。
（三）海洋激光探測技術的應用案例
在對錢塘江河口的地形探測中使用海洋激光探測技術進行水下地形的測量，和水上測量的激光雷達技術相結合，形成一個全方位的探測系統，實現了水上和水下空間的一體化處理，在很到程度上滿足了研究過程中對數據的需求。
三、復雜地形測量的超站儀測量技術
（一）超站儀測量技術的流程
使用超站儀測量技術來對復雜地形進行測量的測量流程是：第一，布設首級網點，在布設網點的過程中可以在便利的位置安置儀器，通過GPS來確定布設位置的三維坐標，不需要精準的設置控制點。布置好首級網點之后要進行測量。第二，利用GPS的定位功能來進行圖根的測量；第三，利用全站儀的功能來進行碎步測量；第四，利用數字化技術形成測量圖。
（二）超站儀測量技術的優勢
超站儀是由GPS和全站儀共同組成的一種新的測量儀器，它主要由參考站、碎部點反射棱鏡、流動站和其他的附屬部件構成，除了具有GPS的功能和全站儀的功能之外，還有具有支持GNSS定位系統的功能。通過流動站與參考站將GPS靜態定位功能和快速靜態定位的功能相結合，按照橢球面和坐標系統需要來進行投影，完成參數轉換，然后依照相對定位原則，計算并顯示出用戶觀測站的三維坐標和精度，而其他的碎部點的獲取通過反射棱鏡來完成。從而降低了復雜地形的測量難度，節省了測量時間，提高了測量效率，提高了測量精度。
四、激光雷達技術
（一）激光雷達技術的應用原理
激光雷達技術通過用飛機承載雷達，雷達通過一定的位置、角度和距離直接獲取被探測地點的三維坐標，從而完成對地表信息的提取，完成探測地點三維坐標的重建，是一種集全球定位系統、激光掃描儀、慣性導航系統于一身的空間測量技術[4]。
（二）激光雷達技術的應用優勢
使用激光雷達技術進行地面地形的探測具有很大優勢，具體表現在以下幾個方面：第一，通過激光雷達技術獲得的數據經過綜合處理之后可以獲得探測點的三維成像結果，它的空間分辨率和時間分辨率都很高。第二，因為雷達是由飛機負載的，所以它的動態探測范圍很廣，并且在探測的過程中可以穿透植物的阻擋，直接獲取高精度的探測地的三維坐標。
（三）激光雷達技術的應用案例
激光雷達技術的使用性很強，對環境的敏感度很低，所以在城市建模、城市規劃、環境監測等方面有著廣泛的應用。同時在錢塘江的河口地形探測中被用于進行灘涂的地形測量。
結語：
隨著經濟的發展，人類活動范圍的擴大，對地形測量的精準度的要求也越來越高。目前在地形測量方面出現了一系列的新技術，比如海洋激光探測技術、超站儀測量技術、激光雷達技術、網絡RTK測量技術等，這些測量技術的出現在很到程度上簡化了測量過程，提高了測量的精準度，為地形的測量做出了重要的貢獻。
參考文獻：
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關鍵詞：視頻監測；超聲波；雷達
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.167
1 引言
輸電線路在線監測技術是指直接安裝在線路設備上可實時記錄表征設備運行狀態特征量的測量系統及技術，是實現狀態監測、狀態檢修的重要手段，狀態檢修的實現與否很大程度上取決于在線監測技術的成功與否。本文主要在目前存在的檢測技術進行了相關研究，闡述了視頻監測技術、超聲波技術以及雷達技術及存在的不足，表明了需要一種可以對現場狀況實時監視，對現場即將要發生的各類事故，起到積極快速警告，避免現場可能產生損失的監測系統需要出現。
2 視頻監測技術
目前的監測手段多為視頻監測技術。當有外物入侵時，采用攝像頭捕捉現場畫面，采用背景差分法原理，建立高斯背景模型算法，根據捕捉到的幀與背景模型對比，判斷入侵物體類型，并結合現場情況進行緊急處理。
背景差分法原理是對視頻背景的場景建模，然后監測到的圖像序列幀與背景模型幀進行差值運算，然后可以獲得差分圖像，將背景模型與差分圖像中的像素值進行比較，如果改c的像素值大于給定的值則認為該點屬于運動目標區域。否則為背景區域。
差分圖像為：
其中為查分圖像，為當前幀圖像，為背景圖像。
目前，輸電線路在線監測應用最多的是視頻監測技術，視頻監測技術雖然可以準確的了解現場的情況，但是受外界環境影響比較大，而且存在盲區等缺點。
3 超聲波技術
系統的工作核心是PIC16F73單片機，通過超聲波發射與接收電路進行信號的發出與接收，通過單片機對接受的信號進行分析、處理并計算出目標的距離等信息。，并將該信號通過GPRS等無線傳輸方式傳輸至監控終端，最后又監控人員對現場情況進行處理。
超聲波技術的優點是靈速度快、敏度高、而且成本比較低等優點，但超聲波技術存在探測距離短、易受干擾、發生誤報率高等弊端。
4 雷達技術
雷達技術優勢在于掃描分析監控范圍無死角，雷達掃描分析是采用雷達監控技術手段，可根據設定的安全范圍，所監測的范圍為塔基地面及上空的全景的范圍，完全滿足監控輸電線路對各個空間環境及突發性監控的要求。
5 一種新型輸電線路在線監測系統
新型檢測系統是綜合采用雷達與視頻相結合的監控系統。當物體移動至前后雷達監視區域時，裝置捕獲到斜面測量距離，通過斜面與垂直夾角，迅速計算出物體的垂直高度，繼而通過視頻監測系統判定模型得出即將出現的危險，如果超過安全距離，判定模塊會迅速將預警信息發送至集中控制單元，單元將信號快速聯動發送至前端喊話與警燈裝置，警示裝置以聲音和燈光震懾現場，起到預防作用，如果入侵物體仍舊堅持通過垂直區域，標志事故已發生。
6 結語
綜合以上幾種輸電線路在線檢測技術的研究，我們可以知道：輸電線路防外力破壞應用最為廣泛的是單一的視頻技術，但容易受到天氣的影響，而且功耗比較大。超聲波技術同樣有監測死角，功耗較大等不足。鑒于雷達所具有對溫濕度變化噪聲和光線靈敏度低以及抗射頻干擾能力強等優點，作為新興技術，將被廣泛的投入到實際應用當中。但是，雷達同樣存在價格、安裝等問題，需要專家，學者進行進一步的研究和探討。
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關鍵詞：LIDAR 高速公路線路 優化 DEM
中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0031-02
機載激光雷達系統（Light Detection And Ranging，簡稱LIDAR），也叫機載激光雷達，是一種安裝在飛機上的機載激光探測和測距系統，它集成了激光掃描儀、差分GPS系統、IMU（Inertial Measurement Unit，慣性量測單元，用以量測飛機平臺的飛行姿態）、數碼相機。在動態載波相位差分GPS系統和IMU的支持下，激光掃描系統通過激光掃描器和距離傳感器，經由微計算機對測量資料進行內部處理，顯示或存儲、輸出距離和角度等資料，并與距離傳感器獲取的數據相匹配，經過相應軟件進行一系列處理來獲取被測目標的表面形態和三維坐標數據，從而進行各種量算或建立立體模型。
1 LIDAR數據獲取的基本原理
當機載LIDAR航攝飛行時，激光掃描儀發射、接收激光束，對地面進行線狀掃描，與此同時，動態GPS系統確定傳感器的空間位置（經緯度），IMU測量飛機的實時姿態數據，即滾動、仰俯和航偏角。由于系統的幾個部分同步工作并集成于一體，GPS 和IMU的數據融合極為方便，所以經后期地面數據處理后，即可獲取地面的三維數據。
2 LIDAR用于高速公路線路優化設計的模式
三維激光雷達技術應用于高速公路線路優化設計包括數據獲取、數據處理、優化設計等工作內容。
（1）原始數據采集。
在航飛前要制訂飛行計劃，安置全球定位系統接收機、激光掃描測量、慣性測量、數碼相機等。
（2）基礎數據處理。
機載激光雷達測量系統在野外采集得到的數據需要進行一定的處理才能得到需要的信息。數據處理的內容包括：確定航跡、激光掃描測量數據處理、數據分類處理、坐標匹配、影像數據的定向和鑲嵌、建立三維地形模型。
（3）線路優化設計。
以高精度、高分辨率正射影像和激光點云數據、數字高程模型數據為基礎，采用二、三維結合方式，結合架空高速公路線路設計業務需求，采用多人協同設計，實現高速公路線路路徑優化設計的一體化全流程應用。
3. 工程應用實例
3.1 工程概況
針對某高速公路線路工程（線路長度約為130 km）。多為山地地形。植被以稀疏灌木林為主，局部間雜茂密，交通條件一般。
3.2 激光測量系統檢校
將機載激光測量系統安裝到飛行器上后，首先必須進行系統檢校，以獲取相關參數，保證數據精度。包括激光掃描儀的檢校和數碼相機的檢校，必須按照相關技術手冊進行。
3.3 地面GPS設基準站
激光飛行時需在地面布設GPS基準站，旨在航攝期間連續獲取與機載GPS同步的觀測數據，通過事后聯合差分解算機載GPS軌跡。相鄰基站間最大間距不得超過60 km。
3.4 實施航空攝影飛行
根據激光測量系統的檢校參數，結合工程設計的航帶，確定作業飛機的飛行參數及測量參數，選擇合適的影像地面采樣率、帶寬和激光點間距等參數，實施航飛過程。
3.5 數據處理
將機載激光掃描測量數據轉化為線路勘測設計數據大致要經過下列幾個步驟。
3.5.1 構建數字化立體作業平臺
利用激光掃描測量系統所獲取的DEM數據和正射影像數據，恢復測區立體模型，并在此基礎上對線路路徑進行優化。由于本系統所產生的三維立體模型是以正射影像數據為紋理、以實測的激光點云數據為基礎建立起來的真三維實體，可以從不同角度對同一地方進行觀察。因此，以此立體模型作為選線平臺，可以大大提高選線結果的可信度和可靠性，使線路路徑走向更加經濟合理。
3.5.2 制作DEM、DSM和DOM
采用專業軟件，導入激光點數據，設置分析參數，進行自動分類，區別地面、房屋、植被等，經分析對比，目前自動分類準確率僅為20%～30%。在此基礎上采用人工干預方式結合影像進行精確分類，得到準確的數字高程模型和數字表面模型和房屋等信息。采用數碼影像和精度更高的激光數據，經過糾正、鑲嵌，可以獲取比傳統方法更加精確的正射影像圖（DOM）。
3.5.3 制作平斷面圖
平斷面圖是高速公路線路勘測的主要成果之一。平面圖通過立體作業平臺獲取。在斷面圖繪制中，中線、邊線斷面及風偏危險點從DEM中自動提取。由于激光掃描測量系統所采集的點密度非常大，精度也較高，所含信息豐富，使得中線、邊線斷面可以同時獲取DEM和DSM 2種數據，并且更加貼近真實地表，更好地服務于計算機的自動優化排位。在本工程中，我們將常規工程測量方法獲取的數據、傳統的航測攝影測量數據和激光掃描測量數據進行了比較，證明機載激光掃描測量數據是可靠的，其斷面精度略高于普通航測斷面精度。
4 結論
實踐證明三維激光雷達技術，用于高速公路線路等工程優化設計具有創新性和代表性，打破了傳統設計的方式方法，從數據獲取及處理、初步設計、優化設計、終勘定位、三維模擬、運營維護管理等方面建立了一體化的、三維可視化的系統性技術體系和支撐平臺。隨著三維激光雷達技術與相關技術的進一步融合，將會對高速公路工程的設計運營產生深遠影響，三維智能數字高速公路將真正成為可能。
（1）三維激光雷達技術使整個高速公路、火車站基于三維真實場景，并與實時監測、視頻等于一體的可視化成為可能；三維激光雷達技術使已建、新建高速公路，以及高速公路相關環境所有信息快速、低成本、高精度、全面獲取成為可能，將實現高速公路的真正信息化。（2）三維激光雷達技術與三維可視化技術、專家知識技術的融合，實現高速公路的三維可視化、智能化的仿真成為可能；基于三維激光雷達技術等獲取的專家知識庫，可以實現暴雪、暴雨、泥石流等對高速公路的影響，實現高速公路安全的智能化預警、應急調度及防治。
參考文獻
鉆芯取樣法是在公路建設過程中最常采取的一種傳統的檢測路面是否安全的方法，這種檢測方法會對公路造成破壞，不具備代表性，人為因素的影響非常之大，并且其檢測結果缺乏準確性。現如今，科學技術快速發展，在公路工程檢測的過程中引入了地質雷達檢測技術。這項技術有快速采樣、檢測精度高、分辨率高，經濟無破損等等特點，很好的彌補了傳統檢測方法的不足，因此，將地質雷達技術應用在高速公路檢測中具有非常重要的意義［1］。
1工作原理
1．1系統構成
完整的探地雷達(GPR)包括多個系統，具體的發射機，接收機，天線和信號處理等發射機傳輸，脈沖雷達信號控制電路，信號的天線輻射到人行道上，緊隨其后的是接收反射信號，接收信號的過程中，需要使用放大器進行信號放大，然后將信號放大信號處理設備進行處理。同時，天線可以用來發送和接收信號，耦合天線在地面和空氣耦合信號是主要的兩種類型的天線，發射器和接收器不斷與天線連接和切斷分離器，分離器主要是防止接收機輸入元素被高能發射機的輸出;接收反射信號數據采集、存儲、處理和顯示了信號處理設備。
1．2檢測原理
地質雷達探測原理是低到地面點火脈沖式高頻電磁波，電磁波傳播過程中如果遇到的對象不同的電氣、散射和反射，反射電磁波天線，然后分析電磁波處理，不同的反射波的強度和形狀，雙向旅行時間反映了不同的結構，位置和電氣性能。使用脈沖電磁波反射地質雷達探測技術的原理于公路工程結構層，疾病檢測、預防、隱患，因為它是一種非接觸式的物理檢測方法，因此，可以解決許多公路工程中的問題。
1．3檢測依據
地質雷達探測技術具有無損檢測的特點，而且經常被用于高速公路探測，因為地質雷達探測深度小的特點，高分辨率，因此，即使測試中沒有電的區別在道路和道路，也可以檢測到。電的區別越小，反射系數越小，使反射信號越少，反之亦然。當前道路結構層分為三部分:表面，基礎和地基。水泥混凝土材料或改性瀝青材料建筑通常用于路面、穩定碎石、石灰穩定材料，水泥穩定材料分類的水泥混凝土和粉煤灰石灰材料通常用于路面基層。使用水泥混凝土路面材料建筑，介電常數在3～5之間，用瀝青材料建筑，介電常數在5～10，高速公路基層介電常數在8以下。由于各種結構層不同的介電常數，為地質雷達探測技術的應用提供了有效的檢測基礎［2］。
2發展現狀
2．1探地雷達技術的發展
由于電磁波的地下介質衰減強，同時與空氣相比，地下介質更加地復雜和多樣，因此，在早期，探地雷達主要被用在冰層和巖鹽礦等介質中，隨著時間的推移，在20世紀70年代以后，不斷地涌現諸多的新材料和新技術，探地雷達技術也得到了快速的發展，水平也有大幅度地提高。現如今，探地雷達技術被運用在道路下空洞以及裂縫探測、埋設物探測等等多個領域，取得了比較好的成效。
2．2國內外主要探地雷達
經過這么多年的研究，探地雷達(GPR)已成為一項成熟的技術，國內外許多制造商研發出不同的探地雷達(GPR)系統。加拿大和美國的技術是最成熟的，國外探地雷達(GPR)設備和服務公司主要有五家，第一家是地球物理探測設備，從15MHz～2GHz探地雷達(GPR)系統，并用于處理數據分析軟件包，更全面，第二個公司是美國的Penetradar公司，該公司提供了探地雷達(GPR)系統和相應的數據分析，第三家公司是美國脈沖雷達、探地雷達(GPR)設備和道路檢測服務，還有加拿大的探地雷達，該公司的系統主要用于高速公路和橋面板檢測。在我國，主要研究對象為電磁散射特性模擬和數據處理方法，對硬件系統并不完美，但在吸收國外的經驗，研發出了雷達原型，例如，中國科學院SI2R類型的探地雷達(GPR)，東南大學GPR-Ⅰ型迪泰探地雷達(GPR)和大連理工大學的探地雷達等。中國電波傳播研究所和國際阿德爾地雷檢測技術有限公司，是一家業務化探的主要單位，開發了一系列的軟件和硬件產品。最早的研究單位開展地下目標探測技術是中國電波研究所有限公司開發的系列探地雷達(GPR)系統，并介紹了高等級公路探測器的風格。
3雷達在公路工程檢測中的應用
3．1檢測厚度
《公路質量檢驗評定標準》規定，高速公路瀝青層厚度和總水平偏差5%的h(mm)，極端值是10%h(mm);上層代表值是10%(mm)，極端值是20%(mm)的值代表水泥－5%(mm)，極端值是10%(mm)。傳統方法是鉆井方法，該方法會破壞路面，從而限制檢測的次數，也不能保證測試的客觀性。探地雷達(GPR)是不同的，主要根據電磁脈沖的傳播在路面和路基接口速度以及旅行時間確定，因為是一種無損檢測技術，可以非常好的解決上面的問題，對厚度檢測的精度，探地雷達(GPR)設備已經達到了正常的標準。德克薩斯交通研究所一直在使用探地雷達(GPR)檢測厚度，使用TERRA檢測數據處理軟件，發現平均0．75cm的偏差，符合分析探地雷達(GPR)標準。
3．2探查路下隱患
很難感知道路隱患，只有在很長一段時間后，會造成損失，維修道路往往需要相當大的成本，難度非常高，甚至給公路的正常通行帶來不利影響。探地雷達檢測隱藏的危險具有的獨特的優勢為，通過檢測問題可以及時發現，避免道路坍塌，縮短公路養護時間，避免主道路的內在質量和壽命受到間接破壞、嚴重破壞。探地雷達(GPR)仍處于探索階段，1980年早期在國外做相關測試，獲取信息從人行道上呼應，路面位置、深度和尺寸數據可以發現，與此同時，有關學者研究其缺陷，空氣耦合天線是用于分析缺陷檢測，取得了理想的結果。大量的試驗結果表明，探地雷達(GPR)是一種非常有效的方法，值得推廣應用。
4探地雷達數據預處理
預處理包括基本消除固定雜波、信號處理、過濾等，主要用于消除無效的數據，提高數據質量，提供可靠的數據源進行下一階段的處理。正常處理主要包括一些常用的數字信號處理方法，這些方法基本上是相似的，可以提供基本的處理結果，進一步方便工作人員分析，為處理提供依據。一些特殊的處理方法中需要使用先進的治療，在路上與探地雷達數據處理主要路面估計的電磁特性、層厚度和異常檢測方法。通過上面的數據處理，并使用結果的圖像或語句，對道路狀況進行綜合評價。
5結語
測繪信息技術其可以主要應用于地球測繪，其可以測繪處事發地點、事發時間和周圍環境的情況。隨著經濟快速增長，測繪技術也在不斷的發生著升級，當前世界各國將信息化測繪技術作為重要的發展戰略進行研究。因為信息測繪技術以其強大的測繪方式和內容隨著國家信息化環境的變化發生著很大的變化。信息化在測繪技術中應用非常廣泛，而且其在國家經濟建設和社會發展過程中具有非常重要的作用。信息化測繪最終本質的特征和內涵具有有效的地理空間信息服務，現代化信息測繪技術逐漸朝著學科交叉和融合方向發展。測繪技術在信息化的過程中，必須提升全面服務能力，建立起有效的信息化測繪技術。從學科和技術進行分類，可以將信息化測繪體系分為幾個組成部分：現代化測繪基準體系、地理空間信息獲取體系、基礎信息資源體系、自動化空間信息處理體系、豐富地理空間信息產品體系以及網絡化地理空間信息服務體系。信息化測繪體系建設已經成為了我國新時期測繪事業發展的重要戰略任務。作為測繪學科來說，信息化測繪技術既能夠適應當前我國對于測繪技術的需求，同時還能夠促進我國現代化測繪技術與理論的發展。
二、現代化信息測繪體系構建
（一）衛星定位測量法
1、現代信息化測繪基準建設隨著現代化信息基準建設不斷發展，確定地理空間信息以及集合形態和空間分布的技術基礎可以有效反映出各個世界空間和參考基準。現代化測繪技術主要是由大地測量坐標系統、重力系統、高程系統以及深度基準等組成。近年來我國現代化測繪基準建設已經取得了相應的進展，因此建立相應的測繪基準，可以有效促進其發展。2、全球導航衛星系統組建當前隨著全球衛星定位系統發展，現代化信息測繪體系的正在我國逐漸建立，隨著我國北斗二代導航系統組建，建立起全球導航衛星系統將變得日益可行。美國和俄羅斯布置的GLONASS系統，其作為全球衛星定位系統服役，組建全球導航衛星系統將會成為今后一段時間主要研究內容。
（二）航空航天測繪
由于高分辨率信息化衛星測繪技術取得了極大的技術突破，衛星影像測繪圖正在朝著實用化方向發展。高分辨率的遙感衛星成為了衛星測繪多樣化發展，由單線陣組成的推掃式掃描成像技術變得更加合理。通過采用大范圍同軌和異軌立體技術逐漸提升了測圖的高精度，使得地形測繪技術變革朝著正引方向發展。高分辨率遙感衛星數據處理的時候，包含了高精度的函數模型處理，并且在地面的控制點具有大區域網平差異技術作為基礎，多基線和多重的匹配自動匹配技術。高分辨率遙感衛星逐漸成為了我國地形圖基礎地理信息的重要數據源，地面控制的時候對于自由網的平差技術可使得境內和境外地形測試更加現實。
三、信息化測繪技術的具體應用
（一）精密工程與工業測量應用
精密工程測量與衛星定位具有精度均勻、速度快以及對控制網圖形要求低等特點。目前已經建立起高精度、高分辨率的大地水準面數據結合模型，使得對于工程控制網逐漸發展到二維、三維，并且徹底改變了工程測量中平面和高控制網方法。三維測繪技術就是在進行測量的時候建立起空間三維坐標，可以確定目標的幾何形態、姿態和空間位置，對于目標進行三維重建。通過在計算機上建立起虛擬現實景觀模型，目前有多種的三維測量儀器，并且使用三維測繪技術完成相應的測量工作。三維測繪技術主要是實現激光掃描，其能夠直接獲取待測地物的坐標信息。
（二）海洋與航道測繪技術應用
海洋測量已經逐漸摒棄了傳統無線電定位手段，采用GPS各種各樣測量形式。研究衛星導航定位進行測試的時候其能夠利用觀測技術對船進行測量和觀察，利用北斗衛星能夠實現對其高精度定位。利用GPS測速的基本原理，采用無線電標/差分析，研究運動物體速度測量的方法和精度。海洋探測的時候，在運動的平臺上進行探測，由于受到測量船和儀器的噪聲影響，使得探測儀的參數設置上會受到嚴重的影響。因此對于單波速和多波速進行測量的時候主要針對其效率和測量的精度進行數據處理，確保整個測量的過程顯得更加精準。例如，在水域中測量界限提取時，必須針對海岸帶進行監測，還要對淺海故障進行監測，例如采用聲納圖像處理完成對動態的航標進行導航。
（三）機載激光雷達技術應用
機載激光雷達技術其利用激光進行掃描，然后采用全球定位系統進行測繪，通過接受測繪目標反射光束然后完成目標測定定位。機載激光雷達技術和傳統的航空攝影測量進行比較，機載激光雷達技術可有效穿過樹林的遮擋，從而直接取地面點精度高三維坐標數據，并且完成相當的內業處理。機載激光雷達技術目前硬件技術比較成熟，其測量的精度可以達到厘米級別，經過數據處理的軟件發展卻相對落后，數據處理過程中的相關算法還不成熟。利用機載激光雷達技術進行數據處理的時候由于缺乏相應的紋理信息，不能夠完成相應的匹配和地面控制。
四、結束語
關鍵詞：AIS技術；航海；應用
現如今我國的航海事業獲得了很好的發展，需要有完善的通訊以及監測系統保障航運事業的安全與穩定。AIS在目前的航海技術中占有十分重要的地位，具有傳統技術所沒有的優勢，并且能夠在很大程度上優化信息監測與交互。在航海工作中應科學地使用AIS技術，形成完善的系統體系，進一步促進我國航海事業的發展與進步。
1 AIS技術的概述分析
1.1 AIS特點分析
AIS系統能夠對船舶之間或者船舶與船岸之間進行信息的溝通交換，從而對船舶進行有效的識別，能夠自動接收數據并科學的處理與發射，即使船舶間的距離比較遠，或者距離岸臺較遠時，也能夠不間斷的、自動的將自己的位置、航速以及航行方向等發送給其他船只或者是岸臺，并接受中心站發出的助航信息，[1]使得船只在航行過程避免出現安全問題。
對于比較微小的目標，雷達技術不能很好的將其不足識別出來，與當前航海通訊的實際發展需要不相適應。在使用雷達技術時，需要做好各方面的溝通工作，但是有時由于溝通不暢，船只間就會產生交流的障礙，不能很好的理解和把握對方的意圖，導致航行出現困難，甚至船只間發生嚴重的碰撞。現如今造船行業快速發展，船只的體積越來越大，航行的速度也大幅度提升，這使得航運過程中事故的發生幾率也增加。為了保證船只航運的安全、穩定，就需要在航海過程中科學的使用先進技術，比如GPS、VHF等，[2]但是這些技術手段的應用也無法有效避免碰撞事故的發生，這時就產生了AIS技術，也就是船舶識別系統，它能很好的避免雷達等傳統技術的不足，減少碰撞事故的發生，并且有助于船只之間信息數據的交流與互動，同時能夠彌補雷達存在觀察盲區的問題。對于外界干擾，AIS技術有著很強的抗干擾能力，天氣等因素的變化不會產生雜波，監測的目標也不會消失。而且AIS能夠快速技術的反饋信息，一般響應的時間不會多于3秒。
1.2 AIS的原理
AIS的組成部分主要分為接口電路、信息處理器以及VHF收發信息機。
接口電路主要是接收本船船位信息，涉及本船的航行速度、航行方向等，經過數字化技術處理，將其輸入到信息處理其中。
信息處理器涉及解碼器和編碼器兩個部分，這是AIS核心部分，其中包含本船的航海信息，比如船的名字、型號、航線以及運輸貨品的危險等級等。[3]對這些航海信息進行編碼，發射給VHF。信息處理器還能夠對航海過程中的周邊傳播航海信息進行收集，解碼信息之后，能夠與本船信息一同顯示在信息監視器上。信息處理器不僅能夠保存和處理航海信息，還可以進行管理控制，使得信息更加混卻，避免航海信息被無關因素干擾。
VHF收發信息機主要由發射機和接收機構成，使用AIS系統管理控制信息。依據國際上專用的頻段自動的接收和發射信息，專用頻段一般有兩個，即CH87B和CH88B。AIS系統可以在兩個頻率上同時工作，提高信息的抗干擾能力，使得系統的信息容量增加。若要規定AIS系統使用的頻率，可以使AIS系統同時滿足遠程工作和近程工作的需要，并能夠實現切換和選擇頻道的功能。
2 AIS技術在航海中應用
AIS技術能夠很好的彌補雷達和VTS技術的不足，在航海中應用AIS技術能夠使船舶的通訊以及信號監測有效的推進，提高航運的安全性與可靠性。
2.1 應用在船舶數據傳輸系統中
船舶在航行過程中，船只需要與附近的船舶、港口等保持聯系和數據上的互換。航行中，如果船只間或者船只與港口之間的距離過大，存在雷達監測的盲區，為了使船只能夠安全的運行，就需要建立完善的船舶數據傳輸系統，AIS技術在船舶數據傳輸系統的建設過程中起到極為重要的作用。使用AIS技術能夠自動的發射、接收以及傳輸船舶間的數據，[4]使得船舶數據的通訊質量以及水平得到全面的提升。
2.2 應用到智能控制系統中
船舶的智能控制系統能夠使船舶更加安全的航行，減少航行過程中出現危險的幾率。能夠提前對危險進行預警，從而使船舶事故發生的危險減小。AIS技術在船舶智能控制系統中也發揮著重要的作用，能夠對船舶智能控制系統進行進一步的優化與完善。
2.3 應用到船舶避碰控制系統中
船舶避碰控制系統的建設是為了使船舶運行更加安全，減少航行過程中船舶發生碰撞的危險。使用AIS技術能夠準確的定位船舶。相比于避碰控制系統，AIS技術的應用價值比較高。船舶航行過程中使用AIS技術，不需要無線電話就可以將周邊附近船舶的信息獲取到。若船舶在限制水域中進行航行，還能夠自動獲得周邊船舶的信息。此外使用AIS技術還可以獲得航行和港口的相關信息。獲得準確的信息能夠減少船舶發生碰撞的幾率，使得船舶運行更加安全。我國的一些船舶已經開始使用AIS技術，效果十分明顯，能夠使船舶航行更加安全、穩定。
3 AIS技術的發展前景分析
AIS技術有助于推動航運智能技術的發展與進步，AIS技術能夠將安全通訊以及相關信息等提供給船只，實現船只的智能化控制，減少船只碰撞。AIS技術能夠保證航海安全，也有助于船舶智能化系統的開發與利用。
現如今，人們十分關注航海的安全性，AIS技術能夠使船只的通訊水平以及信號等得到提升，在船舶航行過程中提前獲得相關信息，從而采取有效的安全措施提高船舶航行過程中的安全，也能夠為今后航運技術的發展打下堅實的基礎。
AIS技術的運用能夠與雷達技術實現優勢上的互補，由于雷達在使用中可能存在盲區，使得航海的安全性受到了影響。而AIS技術的運用能夠彌補雷達觀察存在的盲區問題，AIS技術與雷達技術相結合，能夠為航海提供科學的技術支持。
通過AIS技術，船舶獲得的數據信息質量更高，使得航行能夠順利推進。AIS技術也可以為自動避免碰撞系統提供高質量的信息，加之信息顯示裝置的影響，使船只獲得更加安全、快捷、最短的航行路線，[5]使得船只安全\行。就當前發展的形勢而言，AIS技術有更好的發展，能夠實現數據的智能化、網絡化和共享，使其朝著更高方向發展。將AIS技術與VTS技術相結合，能夠為船舶交管系統提供更大的技術支持。
4 結束語
總而言之，在航海中應用AIS技術能夠提高船只航行過程中傳輸數據的質量，使得船只航行更加安全、可靠。對于航海事業而言，AIS技術發揮著極大地促進作用，也有著良好的發展前景，因此需要對AIS技術進行科學的分析與研究，積極創新，使AIS技術在航海事業中得到很好的應用，從而實現良好的經濟效益以及社會效益。
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