研究目的
利用高分辨率单波段机载激光雷达测深系统评估浅水河流中全波形激光雷达分解算法的性能，并提出一种用于波形处理的连续小波变换方法。
研究成果
全波形处理技术（尤其是采用连续小波变换CWT）相比离散方法能生成更密集的点云数据，并能更好地区分海底回波信号。但不存在适用于所有环境的单一最优算法，其性能取决于水体浊度与海表特征。在清澈水域中，最佳策略可实现平均水深精度6厘米、标准差14厘米；在浑浊水域则达到平均16厘米、标准差27厘米。对于高浊度环境可能需要多波长系统。
研究不足
该研究仅限于具有特定浊度条件的浅水河流环境；在不同水质清澈度和深度下，性能可能有所差异。单波段激光雷达系统在浑浊水域中的表现可能不如多波段系统。该方法需要精确的初始峰值估计且计算量较大。未来工作需改进复杂后向散射条件下的水面提取效果。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过比较不同的全波形处理算法（包括连续小波变换（CWT）、高斯分解和经验系统响应（ESR）方法），将其应用于浅水河流测深的机载激光雷达数据。
2：样本选择与数据来源：
使用了来自蛇河和蓝/科罗拉多河的两个数据集，这些数据具有不同的水体浊度。数据采集使用Optech Aquarius和Gemini激光雷达系统，地面真值来自声学多普勒流速剖面仪（ADCP）和实时动态（RTK）GPS测量。
3：实验设备与材料清单：
Optech Aquarius激光雷达系统、Optech Gemini激光雷达系统、Sontek RiverSurveyor S5 ADCP、WET Labs EcoTriplet浊度传感器、RTK GPS以及TerraScan软件。
4：实验步骤与操作流程：
通过对激光雷达波形进行噪声阈值预处理，应用CWT、高斯分解和ESR方法提取峰值位置并生成点云。对底床和水面点进行分类，利用点-平面距离计算水深，并与ADCP测量结果进行比较。
5：数据分析方法：
统计分析包括深度比较的均值偏差、标准差、斜率、截距和R平方值；使用最小二乘估计和回归分析。
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Optech Aquarius
Aquarius
Optech
Airborne LiDAR system for bathymetric mapping, emitting laser pulses at 532 nm wavelength and recording full waveforms.
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Optech Gemini
Gemini
Optech
Airborne LiDAR system used for topographic mapping, emitting laser pulses at 1064 nm wavelength.
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Sontek RiverSurveyor S5
S5
Sontek
Acoustic Doppler Current Profiler for measuring water depths and currents from a kayak.
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WET Labs EcoTriplet
EcoTriplet
WET Labs
Sensor for measuring turbidity and backscatter in water columns.
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TerraScan
Software package for classifying LiDAR point clouds, used for benthic and surface point segmentation.
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