[發明專利]一種基于數字表面模型的衛星激光高度計波形分解的方法

有效

• 申請號: 201610019742.8
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105652260B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 舒嶸;劉智慧;邱振戈;謝鋒;劉成玉;王建宇;張長興;邵紅蘭;楊貴
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 郭英

1.一種基于數字表面模型的衛星激光高度計波形分解的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對激光高度計的觀測波形進行波形分解，得到多個地物回波波形的參數；

步驟2，利用激光光斑內的DSM提取地物斑塊，計算各斑塊的坡度和面積；具體步驟如下：

2-1，利用激光指向數據和足印相機影像數據獲取激光光斑內DSM數據；

2-2，根據垂直方向上的點集拓撲關系以及RANSAC平面提取算法，提取出DSM中多個地物斑塊；

2-3，根據DSM的坐標計算各地物斑塊的面積；

2-4，利用地物斑塊的法向量與激光入射方向計算各地物斑塊的坡度，坡度在一定閾值內認為其對回波波形無展寬影響；

2-5，將識別出的地物斑塊按DSM坐標確定的高度進行排序a₁…a_i…a_n，之后首先找到激光光斑內高程最高的地物斑塊a₁，以其為基準斑塊，以激光高度計設計的高程分辨率為高差判斷依據，依次判斷后續斑塊與基準斑塊的垂直距離，直到垂直距離大于激光高度計的高程分辨率，確定該地物斑塊a_i，將a_i-1之前的地物斑塊合并為一個高度a₁，a_i成為其余斑塊中高程最高的斑塊，遞歸執行上述過程，得到合并后的各地物斑塊并計算各合并斑塊的面積；

步驟3，以各地物斑塊到激光高度計的距離、斑塊面積和各地物反射率為輸入，計算各地物斑塊的回波波形參數；具體步驟如下：

(3-1)利用DSM的位置信息計算地物斑塊與激光高度計的距離R_g；

(3-2)后向散射截面與激光光斑內地物斑塊之間的關系可如下表示：

σi,g=16Rg2Dr2ρiAi]]>

ρ_i為地物的反射率，A_i為地物斑塊面積，D_r為信號接收器的直徑大小；

(3-3)計算地物斑塊對應的回波能量，

Pi,g^=ηsysηatmDr24πRg4βr2S^σi,gSsSi,g]]>

η_sys是激光高度計系統傳輸因子，η_atm是空氣傳輸因子，β_r是激光束寬度，是系統波形的振幅，S_s是系統波形寬度的標準方差，S_i，g是斑塊回波寬度的標準方差，坡度在2°范圍內的地物斑塊其波形無展寬，其波形標準差與系統波形相同；

步驟4，將觀測波形分解得到的各地物波形參數與計算得到的各地物斑塊波形參數進行歐式距離計算，確定回波與地物斑塊的對應關系；具體步驟如下：

4-1，將觀測波形分解的多個地物回波波形參數用向量表示；

4-2，觀測波形分解得到的各地物回波波形參數與計算得到的各地物斑塊回波波形參數進行歐式距離計算；

4-3，歐式距離最小時認為觀測波形分解的地物回波與該地物斑塊是最匹配的；

步驟5，計算各地物斑塊的高程；具體步驟如下：

5-1，根據觀測波形分解的地物回波波形對應的時間計算激光高度計到地物斑塊的距離；

5-2，根據步驟5-1中的距離計算地物斑塊的高程。