基于GLAS激光测高数据的ZY-3全球DEM精度评估方法

我国全球DEM数据产品的精度验证主要采用基于地面控制点和基于第三方数据评估的方法,考虑数据的可得性、效率及可靠性,提出使用GLAS激光测高数据来评估全球DEM精度的方法。基于GLAS数据特性,首先通过光斑范围内的卷积使DEM高程值滑动平均;其次通过顾及距离、方向和高程变化趋势的GLAS条带遍历以构建最小二乘搜索,从而纠正GLAS数据的偏移量,对DEM进行可靠的精度评定。对3个不同类型地区的试验证明,所使用的方法较传统全球DEM精度评估方法具有更强的通用性,更好的适宜性,更高的效率。

星载激光雷达GLAS与TM光学遥感联合反演森林叶面积指数

通过对地球科学激光测高系统(Geoscience Laser Altimeter System,GLAS)波形数据进行高斯分解,提取精确的波形特征信息,计算出GLAS波形数据激光穿透指数(LPI),基于LPI提出GLAS数据反演叶面积指数(LAI)的新方法,建立了GLAS数据反演森林LAI的模型(R2=0.84,RMSE=0.64),并用留一交叉验证法(LOOCV)对反演模型的可靠性进行了验证,结果表明,该模型没有过度拟合,具有很好的泛化能力,最后通过人工神经网络融合GLAS与TM(Thematic Mapper,专题制图仪)遥感数据实现区域尺度森林LAI反演,用25个实测LAI对反演精度进行了验证,研究表明反演LAI与实测值较为接近,精度较高(R2=0.76,RMSE=0.69),为生态环境研究提供精确的输入参数,为GLAS数据大区域高精度LAI反演提供新的方法和思路.

系统参数对激光测高仪海洋测距和回波脉宽影响

星载激光测高仪的回波时间重心和脉冲宽度等系统参数对常见海态条件下的测距和反演精度有重要影响。本文根据菲涅尔衍射理论、海洋表面镜面反射理论、海洋波高和斜率统计特性以及激光测高仪回波误差理论,推导并更正了激光测高仪海洋回波光子数表达式。首次完整推导出了影响海洋回波重心和脉宽因素的表达式,证明了回波参数主要受发射脉冲宽度、测量天底角、指向角抖动和海洋表面上方风速的影响。除风速为表面特性影响外,其余为系统参数影响。结合地球科学激光测高系统(GLAS)参数对其海洋回波的测距和脉宽精度做了定量分析,得出不同风速GLAS的海洋表面单回波测距误差为2～15cm,脉宽标准差为0.5～3.5ns。推导结果对优化设计用于海洋表面测量的星载激光测高仪系统参数、提高回波反演目标特性精度很有意义。

星载激光测高的系统误差分析与检校

激光测高因具有方向性好、测距精度高等特点,在深空探测和地球科学领域中体现了巨大的应用潜力,将星载激光测高技术应用于高分辨率测绘卫星,辅助航天摄影测量以提高精度是一种新颖的设想。而研究星载激光测高系统误差对测量精度的影响,以及相应的误差消除方法,是决定该项技术能否真正提高测量精度的可行性基础。本文以全球首颗激光测高卫星ICESat及其搭载的地学激光测高系统GLAS为例,基于星载激光测高的定位原理分析各项系统误差对测高精度的影响,并在此基础上介绍星载激光测高的系统检校方法,以期对发展我国的星载激光测高系统提供一定的参考。

美国研发出激光系统阻止小行星撞地球

一颗名为“阿波菲斯”的小行星近日引起了天文学家们的高度关注，它有可能在2036年与地球相撞并造成重大灾难。美国阿拉巴马大学的科学家近日称，他们目前正在研发一套新的激光系统，如果获得成功将可以提前阻止天外小行星撞击地球。

首届全国激光雷达对地观测高级学术研讨会召开

日前，首届全国激光雷达对地观测高级学术研讨会在北京召开，大会主席、中国科学院对地观测与数字地球科学中心主任郭华东介绍了激光雷达应用于对地观测领域的最新动向。

激光高度计卫星ICESAT在地学研究中的应用

介绍了世界首颗激光高度计卫星ICESat及其惟一有效的载荷———地学激光测高系统(GLAS)以及它的科学研究目的和工作原理,论述了ICESat在地学研究中的应用。

一种面向森林区域的全波形激光雷达数据全链路仿真方法

星载全波形激光雷达森林回波仿真,普遍使用的“混合几何光学辐射传输模型”,在建立目标场景时输入参数多而复杂,难以获取,且多依赖经验公式。针对上述问题,文章利用机载激光雷达点云数据,提取目标区域森林植被特征参数及地面高程参数,实现目标场景输入参数去经验式获取,并追踪传感器发射脉冲、脉冲光束与地面物体交互作用、接收回波全过程,建立包括传感器模型、目标植被模型、回波模型在内的激光雷达全链路仿真模型,为跨区域快速建模提供依据。对实验区域采集的机载激光雷达点云数据进行仿真得到模拟全波形激光雷达森林回波波形,并将模拟波形与机载激光雷达点云数据直接生成的拟大光斑波形进行比较;再将模拟波形与对应区域的GLAS波形进行对比分析,二者相关系数高于0.80,验证了模型的有效性。

星载激光测高仪海洋表面回波计算的理论模型

不同地表目标的模拟回波波形对测高仪系统参数设计具有重要意义,而海洋回波参数在Tsai之后很少被研究。根据菲涅耳衍射理论、海洋表面镜面反射性质以及海洋表面波高和斜率的统计规律,推导出与Tsai结果不同的近天顶方向入射时星载海洋测高仪探测器输出的回波解析表达式和回波总光子数;并用该推导结果建立了适用于激光测高仪亚毫弧度量级发散角的回波解析式。将模拟波形与地球科学激光测高系统(GLAS)真实海洋回波做对比,其能量、脉宽、振幅和形状都非常接近,误差均小于6%;分析得出海洋测高仪回波与测高系统参数和海平面上方平均风速有关,以GLAS参数为例,在风速大于12m/s的条件下将很难收到有效海洋回波。该结论对海洋激光测高仪的系统设计参数及海平面上方风速的反演提供了重要的理论依据。

基于ICESat-GLAS数据和模糊模式识别算法识别森林类型

【目的】利用冰、云和陆地高程卫星-地球科学激光测高系统(ICESat-GLAS)回波波形数据,通过模糊模式识别算法,提出波形特征参数组合,对森林类型进行识别研究,以期提高森林类型分类精度。【方法】利用不同森林类型冠层在GLAS回波波形上表现出的差异性,提取波形特征参数R_(fit1)、K_(1)′和K_(1);将本研究提取的波形特征参数与其他波形特征参数相结合,建立波形特征参数组合;对样本数据波形特征参数进行指标归一化和奇异点检测处理,剔除样本数据中的奇异点样本;结合模糊模式识别算法,计算不同森林类型分类精度。【结果】针叶林和阔叶林森林类型分类总精度为96.30%,其中,针叶林和阔叶林森林类型分类精度分别为92.86%和97.50%;针叶林、阔叶林和混交林森林类型分类总精度为84.51%,其中,针叶林、阔叶林和混交林森林类型分类精度分别为85.71%、97.50%和52.94%。【结论】模糊模式识别算法在森林类型分类方面具有一定优势,尤其在针叶林和阔叶林森林类型识别方面,识别精度较高。

一种基于重复轨道高程数据的坡度估计算法

根据ICESat/GLAS重复轨道高程数据,提出了地形坡度计算模型和算法。算法的关键步骤是在多个重复轨道中选出参考重复轨道（RT）和比较重复轨道（CT）,并找到参考重复轨道上的参考起始脚点（RSF）和比较重复轨道上的比较起始脚点（CSF）。利用ICESat卫星在2003~2009年经过北京地区的地面轨道420时获得的数据进行实验,计算得到不同重复轨道的坡度估计值的差值,以及坡度差值的均方根和标准方差。结果显示,不同轨道间得出的坡度差值的均方根和标准方差会随着该轨道与参考轨道之间距离变化率的增大而增大。将坡度计算结果绘制在北京地图上,并且与图像地图进行对比,可以看出二者结果的一致性。将计算结果和基于SRTM高程数据的坡度进行了对比,验证了本文结果的可靠性。