水深测量应用于航海的历史可以追溯到古代文明。经过几个世纪的发展，水深测量技术除了船载回声探测外，通过机载系统进行激光雷达水深测量，可以更方便地对水体进行远程监测和测绘。

水深测量使专业人员可以测量水深，绘制水下地形，分类水下植被和栖息地以及研究海洋生态、水质、污染物泄漏和水动力学。

通过Chiroptera 4X水深产品线，徕卡测量引入了一种创新的高分辨率技术，用于浅水和海岸测绘，与以前的水深机载系统相比，该系统的点密度增加了四倍。徕卡测深激光雷达系统Chiroptera 4X，每秒可以获取140,000个点，覆盖深达25米的浅水区。这种高效率的海岸测量激光雷达传感器，旨在为环境监测、研究和测量提供更准确的数据，即使水体浑浊也是如此。在绘制加拿大约翰角半岛和太平洋汤加群岛的工作中，它充分显示较高的效率。

浅水探测能力全面提升

Tim Webster博士是新斯科舍社区学院应用地理信息研究组(AGRG)的研究科学家，他是第一批使用这种新型Chiroptera 4X对加拿大约翰角半岛海岸地带进行测绘的人之一。

由于水的清澈度和难以预测的天气条件，使用传统航空摄影或船载回声测深方法绘制浅水和沿海地区的地图昂贵而耗时，且极具有挑战性。为了克服这些挑战，提高生产力和数据的准确性，Webster决定在他的地理信息研究中使用Chiroptera 4X水深激光雷达。

这项地理研究的目的是双重的，首先，研究小组绘制了海湾底栖生物栖息地和现有水产养殖的地图，包括绘制贝类基础设施和浮标的地图，以估算正在养殖的生物量。研究的第二个目标是建立一个水动力模型，在不破坏敏感的大叶藻或所谓的“鳗鱼草”的情况下，帮助找出海湾周围的合适位置，用以租赁新的牡蛎养殖场。鳗草床是许多鱼类和贝类重要的沉积物沉积和育苗场所，因此被加拿大渔业和海洋部门(DFO)用作生态系统健康指标。

Webster于2014年在加拿大海区开展了类似的研究，研究如何利用徕卡Chiroptera II优化浅水地形测量数据的采集和后处理。这一次，教授和他的团队有机会部署全新的Chiroptera 4X，并将获取的数据与2014年的结果进行比较。为了量化Chiroptera 4X点云密度的改善和目标识别能力，研究小组比较了三种测量仪器采集到的数据:

• Chiroptera II

• Chiroptera 4X

• 多波束回声测深仪

这项研究实验包括在不同水深下对四个1立方米的立方体进行目标测量，以确定三个不同传感器提供的细节和数据的级别。

研究团队使用Chiroptera 4X飞越海湾，收集测量目标信息，并将2014年采集的地形和海床数据与2018年实验数据进行对比。通过这三种不同的测量方法对这四个立方体和其他平面目标进行采集，研究人员进行以下几种比较:

• 点云密度

• 正射影像镶嵌

• DEM数字高程模型

• 激光能量强度

徕卡LSS后期处理软件用于对原始激光雷达数据进行处理并生成点云，利用LSS软件中波形数据的离散点对采集数据进行分析。

“这个特别的实验是为了量化Chiroptera 4X的准确性和详细程度，我们对结果非常满意。” Webster说，“结果显示，与其他设备相比，Chiroptera 4X的点密度显著增加，目标细节得到改善，探测极限有所提高，并有可能进行更直接的海底点分类。”

研究团队利用Chiroptera 4X近红外激光采集地形数据，同时结合绿激光采集水深数据，精确捕捉水下特征，生成虚拟现实高程模型，对底栖生物栖息地进行研究。此外，研究人员还提议在不破坏鳗鱼栖息地的情况下，为牡蛎养殖提供可持续的地点。

“Chiroptera 4X在点密度方面的提高是一个重大突破，它提高了我们绘制沿海地区地图的分辨率。” Webster说道，“在一些目标检测十分重要的应用中，比如水文和考古等领域，将会看到Chiroptera4X带来更多的好处。”

保障太平洋航行安全可靠

太平洋是一个文化极其多元的地区，超过1000种语言就是例证，然而彼此之间的纽带是海水。长期以来，海洋和沿海海域一直是太平洋生活方式的组成部分。太平洋沿岸国家的经济、交通和文化是建立在海军和海洋基础设施以及海洋生态系统的基础上。尽管海上航行在群岛中扮演着重要角色，但南太平洋的海图绘制得并不完善。

浅水水深数据对海上航行安全以及港口、管道和沿海地区或浅海地区任何其他基础设施的建设至关重要。如果没有精确的水深信息、水下地貌和海底峡谷的准确位置，经济和可持续发展就会受到负面影响。

iXBlue公司与项目合作伙伴GeomaticsData Solutions (现为Woolpert有限公司)和EOMAP Australia公司被指定绘制汤加群岛及其周边地区的地图，以提供三维水深信息并改进该地区的海图。该项目是太平洋区域航行倡议(PRNI)的一部分，该倡议是一个旨在安全可靠地通过太平洋同时保护环境和发展太平洋岛屿经济的全面方案。该项目由新西兰外交和贸易部(MFAT)与新西兰土地信息局(LINZ)共同发起。

汤加王国是由169个岛屿组成的波利尼西亚群岛，在南太平洋绵延约800公里。在汤加，农业、渔业和林业提供了大部分就业机会。因此，通过对陆地和浅水地貌的详细数据分析，可以支持该群岛的可持续发展。

考虑到需要高分辨率测绘和制图的区域相对较大，新西兰土地信息局(LINZ)需要一个智慧解决方案来最大限度地利用紧张的预算。iXBlue公司与EOMAP Australia和Geomatics Data Solutions公司，采用多传感器方法来收集地形和水深数据，包括:

• 卫星测深(SDB)

• 机载激光测深(ABL)

• 多波束回声仪(MBES)

• 验潮仪安装和基准面计算

卫星测深(SDB)是水深可见区域大面积测绘的有效方式，然而，为了获取陆地和水下的高分辨率数据，则是采用徕卡Chiroptera 4X机载激光测深。

Chiroptera 4X安装在一架塞斯纳 441飞机上，用于获取汤加和纽埃(包括贝弗里奇礁)的数据，覆盖面积约633平方公里。GeomaticsData Solutions公司的专家收集了高分辨率的海岸和近海的水深和地形数据，并将Chiroptera4X和SDB获取的结果进行了比较。

“与Chiroptera II相比，Chiroptera 4X的密度更高，这使我们能够在运行空间算法时，降低我们意外从数据集中移除海底地物信息的风险。换句话说，它提高了我们的目标识别概率。” Geomatics Data Solutions公司的Carol Lockhart说道。

除了海底测深数据之外，Geomatics Data Solutions公司使用Chiroptera 4X还得到一个意想不到的好处，那就是密集的水深激光数据在陆地提高了穿透能力，即使在地形激光雷达无法穿透的浓密植被上，也能提供全覆盖。

Lockhart解释说:“当地的利益相关者将可以获得完整的图像和地形水深数据集，因此他们也可以受益于Chiroptera 4X提供的高分辨率数据，除了改进海图外，还可以将这些数据用于其他目的。”

不同测量设备的结合，提供了对岛屿所有重要航海特征的完整认识和额外的地形信息。得益于最新发布的Chiroptera 4X，现在专家们的测深密度可以达到以前的四倍。