[发明专利]基于单光子激光雷达背景噪声率的地表分类方法

权利要求书

1.基于单光子激光雷达背景噪声率的地表分类方法，其特征在于，包括：

步骤S1：获取单光子激光雷达的系统参数、测量时的环境参数以及目标特性参数；

步骤S2：根据系统参数、环境参数以及目标特性参数，计算地面光子反射噪声率f_L、水面光子反射噪声率f_W和大气后向散射噪声率f_A；

步骤S3：根据地面光子反射噪声率f_L和大气后向散射噪声率f_A，计算陆地背景噪声率f_nL，根据水面光子反射噪声率f_W和大气后向散射噪声率f_A，计算水体背景噪声率f_nW；

步骤S4：根据陆地背景噪声率f_nL与水体背景噪声率f_nW，计算地面和水面分类的噪声率阈值P；

步骤S5：读取单光子激光雷达的点云数据，统计仅含噪声光子事件的预设高程范围内的背景噪声率f_nS；

步骤S6：计算预设高程范围内的背景噪声率f_nS与水体背景噪声率f_nW的比值；

步骤S7：根据背景噪声率f_nS与水体背景噪声率f_nW的比值与噪声率阈值P的关系，判断该点云数据所对应的地表类型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，系统参数包括激光波长、接收望远镜有效面积、望远镜接收半视场角、窄带滤光片带宽、光电系统综合效率，环境参数包括太阳辐亮度、单程大气透过率、太阳天顶角和风速；目标特性参数包括地面坡度、地面反射率、风浪坡度和水面反射率，步骤S2具体包括：

分别根据公式(1)和(2)计算地面光子反射噪声率f_L、大气后向散射噪声率f_A，公式(1)和(2)的具体形式为:

公式(1)和(2)中，为太阳辐亮度，Δλ为窄带滤光片带宽，h为普朗克常数，v为光子频率，为光速除以光子波长λ，θ_r为望远镜接收半视场角，η为光电系统综合效率，A_r为接收望远镜有效面积，β_L为地面反射率，T_a为单程大气透过率，θ_s为太阳天顶角，ψ为太阳光线与地表法线的夹角，表示为公式(3)，

式(3)中，σ_L为地面坡度，为单光子激光雷达飞行方向与坡面方向的方位角；

根据公式(4)计算水面光子反射噪声率f_W，公式(4)的具体形式为:

式(4)中，ρ为镜面点与光轴的距离，z为单光子激光雷达飞行高度，θ为水面上的方位角，β_w为水面反射率，β_w变为关于ρ的表达式β_W(ρ)：

式(5)中，δ是海水与大气之间的镜面反射率，风浪斜率的概率密度函数为高斯函数，s²为风浪斜率的均方斜率，s²＝0.003+0.00512w，w为平均风速。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

将地面光子反射噪声率f_L和大气后向散射噪声率f_A的和作为陆地背景噪声率f_nL，将水面光子反射噪声率f_W和大气后向散射噪声率f_A的和作为水体背景噪声率f_nW。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4具体包括根据公式(6)计算地面和水面分类的噪声率阈值P：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中预设高程范围为400～900m。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S7具体包括：

当统计得到的背景噪声率f_nS与水体背景噪声率f_nL的比值小于噪声率阈值P时，则判定待分类区域的类型为水体；当统计噪声率f_nS与水体背景噪声率f_nL的比值大于噪声率阈值P时，判定待分类区域的类型为陆地。