[发明专利]一种激光雷达参考水深控制点批量提取方法

说明书

本发明公开一种激光雷达参考水深控制点批量提取方法，该方法首先利用高分辨率遥感图像快速提取浅水特征光子，然后应用DBSCAN算法检测水下光子信号，剔除部分异常点后，最后快速获得ICESat‑2的浅水参考水深控制点数据。本发明能够快速提取ICESat‑2光子检测到的浅水水底地形光子信号，提高激光雷达回波检测海底地形结果的效率。

技术领域

本发明属于激光雷达信号处理领域，尤其涉及一种激光雷达参考水深控制点批量提取方法。

背景技术

沿海水域测绘可以为水资源管理、治理和环境保护提供重要信息。在过去的几年里，人们对更新和详细的浅水区测深信息的需求越来越大，要求有更高的时空覆盖率和足够的垂直和水平精度。然而，全球沿海地区约70-80％的区域仍缺乏精确的测深图。

虽然传统的水深探测手段与专业设备(如LiDAR、SoNAR)具有较高的测量精度，但需要较长的测量时间和较高的投资。此外，在浅水环境中收集数据也有一定的局限性，因此传统的测深探测手段的商业化程度相对有限。作为一种替代方法，卫星测深至少从20世纪70年代开始就存在于实践中，用于估计相对浅水区的水深。它具有成本低、易于实施和覆盖面广的优点。高光谱遥感是被动遥感技术的一种，可以通过建立水深与各波段光谱辐射之间的关系来检索水深，但多光谱影像数据的经验测深方法通常依赖原地深度作为测深控制点数据，这严重限制了其空间应用。ICESat-2/ATLAS数据产品ATL03是一个大型数据集。基于ICESat-2/ATLAS数据，可以直接或间接地测量沿海地区的水深。大量的原始光子信号给海底反射信号的有效提取带来很大困难。同时，ATL03的原始光子含有大量的噪声信号。基于密度的噪声应用空间聚类算法(DBSCAN)已被证明是一种有效的光子信号处理方法，但为了保证提取精度，传统参考水深控制点提取方法针对单条卫星航线，某一处海底地形采用固定参数的DBSCAN方法进行提取，效率低下，很难大范围推广，而后续水深反演往往需要大量水深控制点才能完成。因此，必须采用有效的信号处理方法，从原始ATL03光子点云中快速获得大量的水底反射光子信号作为参考水深控制点数据集，用于后续广域地区的水深反演。

发明内容

为了去除激光雷达回波检测海底地形信号中的噪声点，本发明提供一种激光雷达参考水深控制点批量提取方法。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

S1：输入原始待处理的岛礁区域的sentinel-2图像，对其进行处理，基于处理好岛礁的高分辨率sentinel-2图像，然后进行海陆分离，提取岛礁的浅海轮廓数据；

S2：输入ICESat-2 ATL03数据，计算航线与轮廓交点，获取ICESat-2 ATL03浅海特征数据集；

S3：对ICESat-2 ATL03浅海特征数据集进行分段，输入DBSCAN算法中进行海底回波信号的检测；

S4：将S4中提取到分段的海底回波信号数据进行数据筛选，合并数据段，获得ICESat-2参考水深控制点集；

进一步的，根据权利要求1所述的一种激光雷达参考水深控制点批量提取方法，其特征在于，所述S1中提取岛礁的浅海轮廓数据的具体处理流程为对图像进行大气校正、剪切图像、去除云、去除陆地、基于NDWI进行海陆分离、将岛礁图像与水体分类、去除岛礁图像中的孔洞、输出岛礁的浅海轮廓数据，格式为.shp文件。

进一步的，根据权利要求1所述的一种激光雷达参考水深控制点批量提取方法，其特征在于，所述S2中获取ICESat-2 ATL03浅海特征数据集的具体流程为：

1)输入经过岛礁区域的ICEsat-2 ATL03数据和S1中获得的岛礁浅海轮廓数据；

2)获取ATL03经过岛礁浅海轮廓数据里面的数据段；

3)判断相对于每一个数据段，岛礁陆地所在方向；