深海“透视眼”诞生！《单波段水深探测激光雷达原理》带你“看透”海底！

从“盲人摸象”的混沌时代到“深海之眼”的精准纪元，人类终于揭开水下世界的神秘面纱。

你是否想过，茫茫大海之下隐藏着怎样的地形奥秘？从古代的缆绳测深到卫星遥感，人类对水下世界的探索始终充满挑战。传统声呐技术受限于分辨率，多光谱遥感难以穿透浑浊水域，而激光雷达技术的出现，宛如为海洋装上了一双“透视之眼”。
《单波段水深探测激光雷达原理》一书，正是为了揭开这项“卡脖子”技术的神秘面纱！作为国内外首部系统性阐述单波段测深激光雷达硬件的学术专著，它不仅是科研人员的“武功秘籍”，更是海洋探测领域的里程碑之作！

核心内容一本书读懂激光雷达测深技术

1. 原理革新：单波段的“以小博大”

传统双波段激光雷达依赖1064nm（水面）和532nm（水底）双波长协同工作，但系统复杂、体积庞大。本书提出的单波段532nm激光雷达，通过优化光学设计，仅用单一蓝绿光波段实现水面与水底信号的精准分离，体积缩小50%，更适合无人机等轻量化平台搭载。关键技术突破：

• 最大测深预测模型：结合水体衰减系数、激光能量与噪声功率，构建耦合模型，实测误差<1m。
  

• 反射式光楔扫描：独创反射式光楔结构，替代传统中空电机，扫描效率提升20%，重量减轻30%。

2. 硬核技术：从“激光发射”到“信号解码”

全书以“光-机-电-算”全链条解析单波段激光雷达设计：

• 发射系统：伽利略准直扩束设计，激光发散角压缩至0.5mrad，光斑能量密度提升3倍。
  

• 接收系统：多视场分通道接收技术，抑制水面强反射噪声，信噪比提高50%。
  

• 信号处理：基于FPGA的自适应增益控制算法，实现PMT探测器微秒级动态响应。

3. 实战验证：从实验室到深海

书中收录室内水槽、自然河流、北海等海域实测数据，验证系统在复杂水文条件下的可靠性，远超传统多波束声呐。

✨ 亮点特色：前沿科学与实践应用的深度融合

• 填补学术空白：全球首部单波段测深激光雷达专著，系统梳理硬件设计理论与工程实践。

• 数据驱动科研：公开11年攻关的真实实验数据，包括水槽测试、野外验证及误差分析，复现性极强。

• 跨学科融合：涵盖光学、电子、海洋遥感等多领域，提供“理论-仿真-实测”全流程方法论。

• 国产化突破：突破国际技术垄断，为“卡脖子”技术提供中国方案，助力国产装备走向深蓝。

主要作者简介

周国清

天津大学和桂林理工大学博士生导师，二级教授，天津大学遥感研究中心主任，国家特聘专家、国家重大人才项目入选者。连续5年（2020～2024）入选全球前2%顶尖科学家“终身科学影响力”榜单、全球前2%顶尖科学家科学影响力年度榜单；连续5年入选中国高被引学者。出版专著12部（含英文5部），发表SCI论文280余篇，授权发明专利50余件（含美国7件）；制定标准4项。其团队研发的水深测量激光雷达产品已经推向市场，产生了巨大效益并赚取外汇。

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ISBN：978-7-03-081379-4

无论是海洋资源开发、水下考古，还是军事国防，精准测深技术都是探索蓝色国土的“钥匙”。《单波段水深探测激光雷达原理》正是这把钥匙的铸造指南！

适合读者：光学工程、遥感测绘、海洋科学等领域研究者；高校研究生教材；工程技术攻关团队。开启你的“海底两万里”！

本文摘 自《 单波段水深探测激光雷达原理（上册） 》（周国清等著. 北京： 科学出版社，2025.3）一书，有删减修改，标题为编者所加。

（本文编辑：谢婉蓉）

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