[發明專利]森林研究區的星載光子計數激光雷達去噪精度評價方法

在審

• 申請號: 202111304112.2
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN113885012A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 黃佳鵬;帥艷民;祝會忠;邢艷秋
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學;東北林業大學
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發明公開一種森林研究區的星載光子計數激光雷達去噪精度評價方法，方法首先選擇星載光子計數激光雷達的軌跡與森林研究區的機載點云數據軌跡的重合區域作為評價區，并根據評價區位置，提取對應ATL03數據產品與ATL08數據產品中光子云數據；接著使得星載光子計數激光雷達與機載去噪評價數據處于相同坐標系，并將ATL08數據產品中的信號標簽賦予ATL03數據產品中的光子云數據，得出NASA官方算法的去噪結果；然后獲取對應機載去噪評價數據的冠層高度模型數據CHM和數字地表模型數據DTM；最后對CHM和DTM數據進行匹配，并對星載光子計數激光雷達數據進行去噪精度評價。本發明使用機載點云數據完成對星載光子云數據的評價驗證，具有較強的實際應用價值。

技術領域

本發明涉及星載光子計數激光雷達遙感應用技術領域，尤其涉及一種森林研究區的星載光子計數激光雷達去噪精度評價方法。

背景技術

冰、云和陸地高度衛星二代(Ice,Cloud,and land Elevation Satellite-2,ICESat-2)已經于2018年9月發射成功，ICESat-2搭載了先進地形激光高度計系統(Advanced Topographic Laser Altimeter System，ATLAS)，該系統的主載荷采用的技術是微脈沖光子計數技術，該系統具有高重頻、靈敏性高的特性，可以有效探測從地球表面反射回來的光子，通過接收返回的光子信號描述地表的冠層情況。ATLAS的激光發射器具有高重頻特性、靈敏性高的特性，其頻率能夠達到10kHz，這一特性使得ATLAS可以獲得近似連續的航帶信息，為完成其測量全球冠層高度等科學目標提供硬件方面的技術支持。雖然ATLAS系統具有高重頻、靈敏性高的特性，但是其中高靈敏度的特性導致ATLAS系統會接收來自于外界和系統本身的噪聲光子。特別在森林研究區，噪聲光子將隨機分布于冠層頂上部與地表以下，若算法去噪效果不佳的話，將嚴重影響星載光子計數激光雷達(light detectionand ranging，LiDAR)在林業方向的應用。因此針對森林研究區星載光子計數雷達的去噪算法，對去噪精度進行合理有效的評價，確定去噪效果是否符合應用標準，具有十分重要的意義。

現有技術中，很多評價方法采用人工方式進行標記，這類方法缺少對于研究區實際情況的考量，特別是在冠層頂及林下地表確定存在嚴重人為因素的影響時，進而降低精度驗證方法的精度。故迫切需要提出一種依據森林研究區科學數據開展的光子云去噪算法評價方法。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種森林研究區的星載光子計數激光雷達去噪精度評價方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：森林研究區的星載光子計數激光雷達去噪精度評價方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取星載光子計數激光雷達的軌跡，并選擇該軌跡與森林研究區的機載點云數據軌跡的重合區域作為評價區，并將森林研究區的機載點云數據作為去噪評價數據；

所述選擇星載光子計數激光雷達的軌跡與森林研究區的機載點云數據軌跡的重合區域作為評價區的方法為：

S1：根據星載光子計數激光雷達的軌跡，在森林研究區選定具有機載點云數據軌跡的地區，并以該地區作為評價區，完成評價區的初選定；

S2：根據星載光子計數激光雷達軌跡的經緯度數據和機載去噪評價數據的標記語言KML(Keyhole Markup Language)數據，選擇兩種數據相交位置，完成評價區的精確定。

步驟2：根據評價區位置，提取對應星載光子計數激光雷達中ATL03數據產品與ATL08數據產品中光子云數據的經緯度、高程、大地水準面改正信息及NASA官方算法的信號標簽數據，過程如下：

步驟2.1：通過NASA官方網站獲取星載光子計數激光雷達的ATL03數據產品與ATL08數據產品；