阿拉斯加是美国人口最少但面积最大的州，因其多样的景观和寒冷的天气而闻名，尤其是在冬季前往旅行可能会很困难。在阿拉斯加州的北部，苔原广阔，冬季气候严酷，冰路的使用变得非常受欢迎，是居民们运输资源的必要手段。
由于该州有300多万个湖泊，面积超过20英亩，因此需要对当地景观有清晰的了解，才能最好地确定这些冰路是否能安全、可持续地修建。德克萨斯大学奥斯汀分校的研究小组——经济地质所 (The Bureau of Economic Geology), 决定采用徕卡Chiroptera蝙蝠机载激光雷达系统测量阿拉斯加的北坡，用于绘制这片荒野的部分地形，更好的了解和保护当地的栖息地。
独特的地理环境
阿拉斯加北坡的微观地形提供了北极苔原环境中各种潜在的鱼类栖息地、水体和湿地。一般来说，不到2米深的浅融水湖是该地区冻土带景观的一个主要组成部分，它们约占整个地区20%。这些地区在一年中只有几周是完全不结冰的，因此研究人员相应地安排了实地考察，从7月中旬开始到8月初结束。
湖泊的深度、冰的结成和融化决定了它们是否适合野生动物、水生动物栖息以及工业发展。据推测，该地区的积冰厚度为1.5米至2米，如果水深超过2米，液态水很可能位于这些湖泊的中央盆地下方。这次激光雷达的调查结果尤其重要，因为它们将揭示出水深超过2米的湖泊，适合修建冰路的同时作为潜在的鱼类栖息地。调查结果还将协助该地区的其他环境和水文评估。
负责地面调查和整体后勤保障的研究科学家约翰·安德鲁斯(John Andrews)表示: “由于调查区域内分布着数千个不同浑浊度的湖泊，加上恶劣的天气条件限制了空中测量活动，这肯定不是一项容易的任务。尽管如此，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的地形和水深数据。”
一次飞行，两倍扫描效率
整个测区总共有95条航线覆盖，其中西部方向的航线数量较为密集。平均飞行路线约50公里长。为了确保完全覆盖，航线间距设置为160至180米，其中地面激光条带足迹计算为280至290米宽。为了补偿地面高度的变化(北部高差30米，南部高差95米)，在飞行期间进行大气压力监测，以保持恒定的飞行高度和地面上方的带宽。
徕卡Chiroptera利用两个激光雷达扫描镜头同时获取地形和水深数据。地形激光雷达(红色波段)以300kHz的频率发射，用于获取植被高度和地表地形的高分辨率三维位置数据。水深激光雷达(绿色波段)以35kHz的频率发射，用于确定与水有关的统计信息，例如深度、体积和面积大小。此外，项目设计亦分别在400米及1700米的高度采集彩色红外影像及自然彩色影像，以作视觉参考及正射校正。
“这个项目的技术基础是徕卡Chiroptera机载激光雷达和成像系统，”该科研所负责航飞数据处理和系统检校的研究科学家约翰·赫普(John Hupp)说道。“同时采集激光雷达数据和高分辨率影像，使我们能够很容易地辨别水体、植被特征、湿地和高地，与任何其他传统类型的测绘方式相比，这大大节省了我们的时间和成本。”
对于两个激光雷达扫描镜头，其平均垂直偏移量都小于1厘米，与在Deadhorse机场跑道人行道上采集的地面控制点相比，标准偏差约为3厘米。两个扫描镜头都分别进行了检校流程，其中测量的平均滚转角和俯仰角偏差小于2.6厘米。
“我们还检查和纠正了激光雷达系统标定的一些明显误差，这些误差主要是由于惯性导航系统(INS)的滚转、俯仰和偏航角度偏差造成的。这些误差可以通过分析相邻的和对飞的激光雷达航带来检测，”Hupp说。“从理论上讲，如果不存在这些旋转角度误差，不同航带的激光雷达点云能够无缝地匹配形成一个流畅的表面; 虽然无法达到完美，但我们可以在实践中取得非常接近的结果。”
数据分析精准高效
使用Leica LiDAR Survey Suite LLSS v2.09软件将原始数据转换为符合行业生产标准的LAS1.2格式进行输出。由于LAS数据集是二进制格式的，它们提供了对信息的快速访问，方便用于分析或可视化目的。来自两个扫描镜的水陆数据集被平铺到1 x 1公里的区块，以简化数据查看和分析的计算需求。因此，团队在整个测区生成了829个区块，每个区块在各个方向都包含一个20米的缓冲区，结果生成一个无缝的1米精度的数字高程模型(DEM)用于制图。
通过测量和分析，整个测区水体最深的地方达到了3.5米。在分析的全部4,697个水体中，3,837个(81.7%)被划分为浅水或非常浅的水域，测量深度不足1米。只有4.6%(216个)的水体深度超过了2.0米。所有水体的平均水深计算为0.67 m。
共有3014个水体(64.1%)蓄水量不足1000立方米，1683个湖泊蓄水量超过1000立方米(35.9%)。所分析的所有水体的平均体积计算为12 771立方米(3 337 741加仑)。
安德鲁斯表示:“徕卡Chiroptera机载激光雷达的先进技术为我们提供了准确、详细和成本效益高的数据成果，可用于世界上较偏远地区的微观地形和水深特征进行分析。任何形状和大小的水体——包括河流环境、湿地和高地、丘陵和平地，以及所有其他的地形特征——都能够被迅速而准确地绘制和分析。”