[发明专利]一种ICESat-2山区地表激光点云提取方法

权利要求书

1.一种ICESat-2山区地表激光点云提取方法，其特征在于，该提取方法具体按以下步骤进行：

步骤1：对ATL08产品数据进行经度、纬度以及高程信息的提取；然后，以ATL08产品的每个光子为中心、以沿轨方向100 m为长度以大地水准面为基准的垂直方向20 m为宽度划分若干个长方形窗口，该中心光子位于该中心光子所在长方形窗口的几何中心，统计每个长方形窗口内的光子数量，再以每个窗口内的光子数为横坐标，以相同光子密度出现的频次为纵坐标，绘制本轨道光子密度直方图；多次测试后，确定沿轨方向上每条轨道的第一次直方图阈值，则，同一轨道上阈值小于该轨道第一次直方图阈值的长方形窗口为第一噪声窗口，该第一噪声窗口的中心光子为第一噪声光子；同一轨道上阈值大于该轨道第一次直方图阈值的长方形窗口为第一信号窗口，第一信号窗口的中心光子为初始潜在信号光子，第一噪声光子和初始潜在信号光子的判别函数如公式（1），

式（1）中，f(d)为长方形窗口内光子密度；d为长方形窗口的序号；Signal为第一信号窗口；Noise为第一噪声窗口；

以每个初始潜在信号光子为中心、以沿轨方向20 m为间隔，以大地水准面为基准的垂直方向10 m为宽度重新划分若干个矩形窗口，初始潜在信号光子位于该初始潜在信号光子所在矩形窗口的几何中心；然后以每个矩形窗口内的光子数为横坐标，以相同光子密度出现的频次为纵坐标，绘制本轨道初始潜在信号光子密度直方图，多次测试后，通过经验阈值法，确定沿轨方向上每条轨道的第二次直方图阈值，则，同一轨道上阈值小于该轨道第二次直方图阈值的矩形窗口为第二噪声窗口，第二噪声窗口的中心光子为第二噪声光子；同一轨道上阈值大于该轨道第二次直方图阈值的矩形窗口为第二信号窗口，第二信号窗口的中心光子为粗去噪后的潜在信号光子；

步骤2：基于坡度局部拟合的精细化去噪

1）用平滑拟合的方法将粗去噪后的潜在信号光子拟合出一条反映地形坡度变化趋势的地形拟合线，找出该地形拟合线上的波峰和波谷，将地形拟合线上相邻波峰与波谷之间的区域确定为一个子区域，进行区域划分，然后，以每个粗去噪后的潜在信号光子为中心，在每个子区域内沿拟合的坡度方向设置长10m、宽2m的矩形搜索窗口；统计每个矩形搜索窗口内的光子密度，绘制每条轨道的光子密度直方图，获得光子密度直方图阈值，同一轨道上阈值小于该轨道光子密度直方图阈值的每个粗去噪后的潜在信号光子的中心光子为第三噪声光子，同一轨道上阈值小于该轨道光子密度直方图阈值的每个粗去噪后的潜在信号光子的中心光子为初始信号光子；

2）沿子区域内局部地形坡度方向、以该子区域一端的波谷或波峰为起点、以20 m为步长向该子区域另一端的波峰或波谷方向设置矩形动态窗口，以矩形动态窗口内光子远离地形拟合线两边最大的垂直距离之和为矩形宽度；若某个子区域内存在剩余光子在沿子区域内局部地形坡度方不足20m的情况，则，以该子区域另一端终点的波峰或波谷为起点倒退20m重新划定一个新的矩形动态窗口；

3）垂直于地形坡度方向的为矩形动态窗口上部，每个矩形动态窗口下部位于矩形动态窗口宽度25%范围内的光子为可信地面光子，对可信地面光子进行平滑曲线拟合，提取出地面光子。

2.如权利要求1所述的ICESat-2山区地表激光点云提取方法，其特征在于，所述步骤1中每个长方形窗口边界上光子的选取规则：位于长方形窗口边界上的光子，按照保留该长方形窗口右上边界的光子而舍弃该长方形窗口左下边界上光子的选取规则进行选取。