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近年来,海洋资源开发推动了海洋探测的发展,随着各国对海洋资源开发的重视,三维成像逐渐成为海洋探测领域的热点。浅海浅滩作为海洋与陆地的交接区域,海洋资源开发的重点,一直是海洋探测的热门研究区域。激光雷达探测是人类探测的重要手段之一,其中线结构光扫描技术,具有非接触,快速精确等特点,在海洋探测三维成像中占有重要的地位。目前,线扫描方法在空气中的研究已较为成熟,但由于海水表面波浪,海水中悬浮颗粒,海水对光的吸收和散射,光折射等因素的存在,空气中的理论不起作用,线结构光水下测量技术仍存在很大的问题。本文针对上述问题,针对浅滩扫描,提出了一种分辨与提取水下激光条纹的方法,并建立折射补偿的水下激光测量模型,并基于全球定位系统(GPS)和姿态获取单元(IMU),设计了一套无人机载激光线扫描雷达系统,并实现浅滩三维成像。论文的主要研究内容如下:首先,介绍了无人机载线扫描雷达系统的成像原理。介绍了三角测距原理,三维坐标转换和GPS坐标转换等理论基础,与常用的激光条纹中心提取算法,并建立了更为精确的投影光面模型并引入相机畸变模型,针对水下目标成像建立水下折射补偿模型,介绍了点云拼接的原理与过程,并提出水域成像中激光条纹提取与分辨方法。其次,设计了无人机载激光线扫描雷达系统。硬件上从激光成像单元、RTK-GPS定位模块、IMU姿态获取模块和数据传输单元四个部分进行分析与设计,并分别根据机载端与地面端软件的需求选择设计使用的平台和库,机载端软件基于Lab VIEW平台设计实现数据采集预处理与数据保存功能,地面端软件基于VS、QT、PCL、Open CV实现数据下载,激光条纹中心提取,点云解算与点云显示保存等功能,最后,利用设计的无人机载线扫描雷达系统对浅滩场景进行了实验研究。通过水域成像激光条纹中心提取算法,减少水表面反射与水体后向散射对条纹提取的影响,验证了条纹提取算法的有效性。分别在入海口浅滩、栈桥浅滩进行了三维扫描,实现了浅滩的高分辨率三维成像。实验结果验证了折射补偿的投影光面模型和点云解算拼接的正确性,水域激光条纹提取算法的有效性,与无人机载激光线扫描雷达系统在浅滩探测的优越性。