绘制最后一个边界

阿拉斯加是美国人口密度最小但面积最大的州。因其多样的景观和寒冷的天气而闻名，在冬季旅行可能会很困难。在该州的北部地区，苔原辽阔，冬季气候恶劣，使用冰路是很普遍的，也是运输资源的必要手段。由于该州有超过300万个面积超过20英亩的湖泊，因此需要对景观有一个清晰的了解，以便最好地确定这些道路可以在哪里安全和可持续地修建。经济地质学(局)、德克萨斯大学奥斯汀分校的研究小组,着手地图的一部分这野生前沿和提供更好的理解当地的栖息地,使用徕卡的翼手目机载激光雷达系统调查2014年阿拉斯加北坡。

一个独特的景观
阿拉斯加北坡的微地形在北极苔原环境中支持各种潜在的鱼类栖息地、水体和湿地。浅解冻湖，不到2米深，通常是该地区冻土带景观的主要组成部分，在那里它们组成了大约20%的总面积。在历年里，只有几周的时间是完全无冰的，所以我们相应地安排了我们的实地考察，从7月中旬开始，到8月初结束。

湖泊的深度、冰的生长和腐烂决定了它们是否适合野生动物和水生动物的栖息地，以及工业发展。据推测，该地区的冰堆积厚度为1.5 - 2米，如果水深度超过2米，液态水很可能位于这些湖泊的中央盆地以下。调查结果尤其重要，因为它们揭示了深度超过2米的湖泊，适合修建冰路，但有潜在的鱼类栖息地。预计调查结果也将有助于该地区的其他环境和水文评估。

负责地面调查和后勤支持的研究科学家约翰·安德鲁斯说:“由于数千个湖泊分散在整个调查区域，且浑浊程度各异，恶劣的天气条件限制了空中调查活动，这当然不是一项容易的任务。”“然而，通过机载激光雷达测量，我们能够在传统测量方法不可行的地区获得非常详细和精确的地形和水深数据。”

用双倍的扫描能力飞行
共飞行了95条线，以覆盖整个调查区域，其中西风方向的线数增加。平均航线大约50公里长。为了确保完全覆盖，飞行线间距设置在160 - 180米，其中地面激光条带足迹计算为280 - 290米宽。为了补偿地面高度的变化(北部30米，南部95米)，在飞行过程中监测大气压力，以保持恒定的飞行高度和离地面的高度。

翼手虫使用两台激光雷达扫描仪来获取地形和水深数据。来自地形激光雷达(红色波长)的数据以300千赫发射，用于获取植被高度和地球地形的高分辨率3-D位置数据。来自测深激光雷达(绿色波长)的数据以35 kHz的频率发射，用于确定与水有关的统计数据;例如深度，体积和面积大小。此外，我们还分别在400米和1700米采集了彩色红外图像和自然色图像，以作视觉参考和正射校正之用。

“这项计划的技术基石是翼手目机载激光雷达和成像系统，”该局的研究科学家John Hupp说，他负责现场数据处理和系统校准。“同时利用激光雷达数据收集高分辨率图像，使我们能够轻松区分水体、植被特征、湿地和高地，与其他常规调查相比，节省了我们的时间和成本。”

对于这两个激光雷达扫描仪，测量的平均垂直偏移小于1厘米，而与在Deadhorse机场跑道路面收集的地面控制点相比，标准差约为3厘米。校准程序分别应用于两个扫描仪，其中平均滚动和俯仰偏差被测量到小于2.6厘米。

“我们还检查和修正了任何明显的激光雷达系统校准误差，这些误差主要是由不正确的惯性导航系统(INS)的滚转、俯仰和偏航角度引起的。这些误差可以通过分析相邻和对置激光雷达条带来检测。”Hupp说。“理论上，如果不存在旋转偏差，从不同条上注册的激光雷达点应该在一个无阻塞的表面上无缝匹配;虽然不期望有完美，但在实践中可以达到非常接近的效果。”

更快、更准确的数据分析
徕卡LiDAR Survey Suite LLSS v2.09用于将原始数据文件转换为工业标准的LAS1.2进行输出。因为LAS数据集是二进制格式的，它们提供了对信息的快速和方便的访问，无论是用于分析还是可视化目的。来自两个扫描仪的数据集被平铺到1 × 1公里，以简化数据查看和分析的计算要求。因此，我们在整个调查区域生成了829块瓦片，每个瓦片在每个方向上都包含一个20米的缓冲区，以生成用于制图目的的无缝1m数字高程模型(DEM)。

最深的水体计算在3.5米。在所有4697个被分析的水体中，有3837个(81.7%)被划分为浅水或极浅水，测量深度小于1米。只有4.6%(216个)的水体深度超过了2.0米。所有水体的平均深度为0.67 m。

1000立方米以下的水体有3014个(64.1%)，超过1000立方米的湖泊有1683个(35.9%)。所有被分析的水体的平均容积计算为12,771立方米(3,373,741加仑)。

安德鲁斯说:“翼手目昆虫的先进技术提供了精确、详细和经济的结果，允许在世界偏远地区分析微地形和水深特征。”“各种形状和大小的水体——河流环境、湿地和高地、丘陵和平原，以及所有其他地形特征——都被迅速而准确地绘制和分析。”

库塔米斯·塞拉姆著