[发明专利]卫星激光测高数据辅助提取高程控制点方法

说明书

一种卫星激光测高数据辅助提取高程控制点方法，其特点是以实测波形与模拟观测波形作为数据处理对象，通过条带组整体匹配和各波形独立匹配分别实现光斑与DSM平面位置的配准、DSM光斑区高程误差计算，进而实现高程控制点提取和其他应用。包括：对高分立体遥感影像或InSAR进行预处理，实现定向参数初步精化并生成DSM；对实测激光测高数据进行分组和几何定位，并利用光斑周边DSM数据模拟生成激光测高波形数据；实测波形组与模拟波形组整体匹配实现光斑与DSM平面位置配准；组内各对应波形分别匹配实现DSM光斑区高程系统差提取和高程控制点提取；DSM高程精化、激光测高仪标定、影像定位等应用实现。

技术领域

本发明涉及一种高分遥感影像摄影测量、数据匹配和配准、多源遥感数据联合处理等领域，重点涉及激光测高数据与DSM、影像数据的空间匹配和配准方法。

背景技术

卫星雷达测高技术研究主要集中在美国和欧洲一些发达国家，而其他国家，尤其是发展中国家该技术的发展则相对滞后，目前世界上已相继实施了10余项卫星测高计划。2003年美国发射的激光测高卫星ICESat-1上搭载了地球科学测高传感器GLAS，其轨道高度590km，计划于2017年发射的ICESat-2星上搭载一个先进地形激光测高仪ATLAS，采用的微脉冲多波束(3×2结构的6束激光)光子计数激光雷达技术克服GLAS-1快速能量消耗问题，足印大小为10m，测高精度10cm，而计划于2020年发射的LIST通过阵列探测器以5m分辨率和10cm精度扫描地球，其采用的技术表明未来的激光测高系统将向着高重复、多波束、扫描式、单光子模式发展。目前我国载有测高传感器的卫星有HY-2A和资源三号，计划于2018年发射的高分7号激光测高仪专门为光学影像立体制图而研制。国内外代表性的激光测高卫星见表1。

卫星激光测高初期任务以获取海面形状、研究大洋环流和其它海洋学参数为目的。卫星测高数据的应用也逐步从一个个点的变化，逐步扩展到整个面上的变化监测的研究，在海洋学、大地测量学和地球物理学领域也得到了广泛的应用。利用卫星测高所获取的观测量作为边界条件建立海洋动力模型，计算出海洋的深度，从而绘制出海底的地形、地貌。激光测高雷达目标几何定位一般使用严密模型，通过卫星的轨道姿态信息确定的激光波束的空间向量进行构建。卫星测高精度的提高主要依靠高度计传感器的改进和波形重构等数据处理算法的改进。激光测高仪系统的接收信号脉冲可以看作是发射脉冲卷积目标响应函数，地表反射率的变化，会引起回波脉冲能量的强度、峰值发生变化，光斑区地物目标成份、地形差异，会影响其回波波形地表结构的变化，会导致激光脉冲飞行时间的变化，从而导致回波脉冲的波形发生裂变或展宽，波形与地物地貌特征之间，存在密切的联系。

表1代表性的激光测高卫星