船载多传感器水上水下一体化测量系统集成激光扫描、多波束测深和组合导航技术,可同步获取海岛礁、海岸带、港口和堤坝等区域水上水下地形数据,与传统靠单波束测深仪和人工手持RTK测量方式相比具有高效率、高精度、一体化等明显优势。要实现水岸线附近水上水下无缝的测量数据,不仅需要获取在水陆交界处地形的完整数据、统一水上水下点云的地理框架,还需要准确跟踪和定位水上水下的点云坐标。为此,本文针对一体化测量数据处理中几个关键技术进行了深入研究,对于解决多波束低掠射角条件下的声线准确跟踪具有重要意义,研究成果如下:(1)对多波束水下点云精确位置归算进行了研究。分析了声线弯曲对多波束测深水下点云的影响,介绍了波束脚印首先归算至换能器坐标系、再变换到地理坐标系下模式的不足;提出了同时顾及波束发射角、安装角和姿态角的精确波束归位改进模型,由此计算波束三维入射向量,然后根据声速剖面进行三维声线跟踪,最后通过坐标转换计算测深点在地理坐标系下的坐标;通过对上述两归位模型进行实验分析,验证了改进模型的准确性,为提高一体化测量中水下点云的精度,缩小水陆交界处激光点云与测深点云之间的缝隙提供基础。(2)对多波束低掠射波束几何改正进行了研究。分析了水上水下一体化测量时水陆交界处激光点云与多波束点云拼接存在误差的原因,指出多波束入射角60°以上的低掠射波束的声线跟踪结果可靠性较低;针对这一问题,本文首先根据测区内的若干声速剖面和沿航迹线附近的表层声速,利用经验正交函数和线性加权内插法构建修正后的三维声速场,完成初始声速改正;然后,提取水上激光扫描和水下多波束测量的水陆交界处同名特征点,以精度更高的激光扫描特征点为最外侧声波束边界,计算入射角60°以上各波束旋转角和比例系数,实现声波束几何改正和水上水下点云无缝拼接。实测结果表明,在距岸约20 m,水深约20 m的情况下,改正后低掠射角波束平面精度约2.5cm,高程精度1.3cm,符合IHO规定的精度要求,并实现了水上水下点云的无缝拼接。