從“盲人摸象”的混沌時代到“深海之眼”的精準紀元，人類終于揭開水下世界的神秘面紗。

你是否想過，茫茫大海之下隱藏著怎樣的地形奧秘？從古代的纜繩測深到衛星遙感，人類對水下世界的探索始終充滿挑戰。傳統聲吶技術受限于分辨率，多光譜遙感難以穿透渾濁水域，而激光雷達技術的出現，宛如為海洋裝上了一雙“透視之眼”。
《單波段水深探測激光雷達原理》一書，正是為了揭開這項“卡脖子”技術的神秘面紗！作為國內外首部系統性闡述單波段測深激光雷達硬件的學術專著，它不僅是科研人員的“武功秘籍”，更是海洋探測領域的里程碑之作！

核心內容一本書讀懂激光雷達測深技術

1. 原理革新：單波段的“以小博大”

傳統雙波段激光雷達依賴1064nm（水面）和532nm（水底）雙波長協同工作，但系統復雜、體積龐大。本書提出的單波段532nm激光雷達，通過優化光學設計，僅用單一藍綠光波段實現水面與水底信號的精準分離，體積縮小50%，更適合無人機等輕量化平臺搭載。關鍵技術突破：

• 最大測深預測模型：結合水體衰減系數、激光能量與噪聲功率，構建耦合模型，實測誤差<1m。
  

• 反射式光楔掃描：獨創反射式光楔結構，替代傳統中空電機，掃描效率提升20%，重量減輕30%。

2. 硬核技術：從“激光發射”到“信號解碼”

全書以“光-機-電-算”全鏈條解析單波段激光雷達設計：

• 發射系統：伽利略準直擴束設計，激光發散角壓縮至0.5mrad，光斑能量密度提升3倍。
  

• 接收系統：多視場分通道接收技術，抑制水面強反射噪聲，信噪比提高50%。
  

• 信號處理：基于FPGA的自適應增益控制算法，實現PMT探測器微秒級動態響應。

3. 實戰驗證：從實驗室到深海

書中收錄室內水槽、自然河流、北海等海域實測數據，驗證系統在復雜水文條件下的可靠性，遠超傳統多波束聲吶。

? 亮點特色：前沿科學與實踐應用的深度融合

• 填補學術空白：全球首部單波段測深激光雷達專著，系統梳理硬件設計理論與工程實踐。

• 數據驅動科研：公開11年攻關的真實實驗數據，包括水槽測試、野外驗證及誤差分析，復現性極強。

• 跨學科融合：涵蓋光學、電子、海洋遙感等多領域，提供“理論-仿真-實測”全流程方法論。

• 國產化突破：突破國際技術壟斷，為“卡脖子”技術提供中國方案，助力國產裝備走向深藍。

主要作者簡介

周國清

天津大學和桂林理工大學博士生導師，二級教授，天津大學遙感研究中心主任，國家特聘專家、國家重大人才項目入選者。連續5年（2020～2024）入選全球前2%頂尖科學家“終身科學影響力”榜單、全球前2%頂尖科學家科學影響力年度榜單；連續5年入選中國高被引學者。出版專著12部（含英文5部），發表SCI論文280余篇，授權發明專利50余件（含美國7件）；制定標準4項。其團隊研發的水深測量激光雷達產品已經推向市場，產生了巨大效益并賺取外匯。

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ISBN：978-7-03-081379-4

無論是海洋資源開發、水下考古，還是軍事國防，精準測深技術都是探索藍色國土的“鑰匙”。《單波段水深探測激光雷達原理》正是這把鑰匙的鑄造指南！

適合讀者：光學工程、遙感測繪、海洋科學等領域研究者；高校研究生教材；工程技術攻關團隊。開啟你的“海底兩萬里”！

本文摘 自《 單波段水深探測激光雷達原理（上冊） 》（周國清等著. 北京： 科學出版社，2025.3）一書，有刪減修改，標題為編者所加。

（本文編輯：謝婉蓉）

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