[发明专利]针对森林研究区的星载单光子数据分类精度评价方法

说明书

本发明提供一种针对森林研究区的星载单光子数据分类精度评价方法，具体涉及星载单光子激光雷达遥感应用领域。该方法首先获取星载单光子激光雷达的轨迹，根据机载数据情况初步确定研究区位置。根据研究区位置，获取对应星载单光子激光雷达的ATL03、ATL08数据产品与对应的机载验证数据；根据ATLAS数据说明文档，将ATL08数据产品中的地面光子与冠层顶光子分类标签赋予ATL03数据产品中的单光子数据，得出评价区范围内，带有NASA分类算法标签的地面光子与冠层顶光子；根据评价区经度、纬度信息，将星载单光子激光雷达数据与机载分类精度评价数据进行匹配，构建地面光子标准评价范围与冠层顶光子标准评价范围，并对星载单光子分类精度进行分类精度定量评价。

技术领域

本发明属于星载单光子激光雷达遥感应用领域，具体涉及一种针对森林研究区的星载单光子分类精度评价方法。

背景技术

冰、云和陆地高度卫星二代ICESat-2已经于2018年9月发射成功，ICESat-2搭载了先进地形激光高度计系统ATLAS，该系统的主载荷采用的技术是微脉冲单光子计数技术，该系统具有高重频、灵敏性高的特性，可以有效探测从地球表面反射回来的光子，通过接收返回的光子信号描述地表的冠层情况。ATLAS的激光发射器具有高重频、灵敏性高的特性，其频率能够达到10kHz，这一特性使得ATLAS可以获得近似连续的航带信息，为完成定量反演全球森林结构参数等科学目标提供硬件方面的技术支持。由光子计数特性可知，星载单光子激光雷达数据仅记录光子返回的时间信息与位置信息并不记录光子数据的属性信息。基于此需要针对星载光子云进行光子云分类算法研究，用以区分森林研究区的信号光子为冠层光子还是地面光子。因此需要增加针对森林研究区的星载单光子数据的分类算法研究，用以区分信号光子为地面光子、冠层内部光子还是冠层顶光子。但是，目前为止，研究更多集中于针对星载单光子激光雷达数据反演地物信息精度的考量，缺少针对森林研究区分类算法精度的评价，不能全面衡量分类处理算法的精度。

星载单光子激光雷达数据的精准分类是该数据在森林研究区应用的基础，众多专家学者利用数学原理开展了单光子分类算法研究，但是并未有研究针对分类处理精度的评价方法，故迫切需要提出一种针对森林研究区客观数据开展的单光子分类算法评价方法。因此针对森林研究区星载单光子分类算法，开展分类精度评价具有十分重要的意义。

本发明提出的单光子分类精度评价方法，可以客观、系统地表述研究区的星载单光子地面光子与冠层顶光子可能存在的区间及森林结构情况，精确评价星载单光子数据分类算法的精度情况。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种针对森林研究区的星载单光子数据分类精度评价方法，以期提高星载单光子激光雷达在林业应用的准确性。为衡量星载单光子激光雷达分类算法精度，本发明以NASA公布的ATL08数据产品的分类标签作为研究对象，开展分类算法评价研究。

一种针对森林研究区的星载单光子数据分类精度评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据星载单光子激光雷达的卫星轨迹运行信息，选择星载单光子激光雷达轨迹与机载点云数据轨迹重合区域作为研究区，并以机载数字地面模型数据DTM作为地面光子的分类标准区间，联合DTM数据与冠层高度模型数据CHM作为冠层顶光子的分类标准区间；根据研究区位置，获取对应星载单光子激光雷达的全球光子定位数据产品ATL03与土地和植被高度数据产品ATL08；

具体步骤如下：

步骤1.1：根据星载单光子激光雷达轨迹的经纬度信息，初步确定星载单光子数据的大致运行轨迹；

步骤1.2：根据星载单光子激光雷达轨迹，选定具有机载精度评价数据的地区，并以该地区作为研究区，完成研究区初选定；

步骤1.3：根据星载单光子激光雷达轨迹的经纬度数据，结合机载研究数据的轨迹数据，完成研究区覆盖数据的精确确定；