基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法及系统，方法包括：从测深激光数据中的全波形数据中筛选出有效的激光测深点；并从全波形数据提取筛选出的每个有效的激光测深点的发射强度和回波强度，根据算法对回波强度提取后生成水体后向散射波形对应的水体后向散射函数；从单个激光测深点对应的水体后向散射函数中选取若干个预定时间间隔的时间点对，计算每个时间点对的初始漫衰减系数；根据各个时间点对的初始漫衰减系数的平均值为激光测深点的最终漫衰减系数。本发明专利技术可运用单个测深点的全波形数据即可计算出漫衰减系数值，而且不需要获取每个测深点的深度值和回波强度信息，漫衰减系数计算精度高。

Diffuse attenuation coefficient extraction method and system based on sounding laser full waveform data

The invention discloses a method including laser sounding waveform data of the diffuse attenuation coefficient based on extraction method and system, screening out effective laser sounding from full waveform data in laser sounding data; and extracting each selected effective laser sounding point emission intensity and echo intensity from full waveform data, according to the algorithm on the echo extraction after the formation of water corresponding to the scattering wave backscattering function; time to select some predetermined time intervals from the corresponding single point laser bathymetry backscattering function, calculated for each time point to the initial diffuse attenuation coefficient; according to the average value of each time point of the initial diffuse the attenuation coefficient for diffuse attenuation coefficient of laser sounding point. The invention can calculate the diffuse attenuation system value by full waveform data of a single sounding point, and does not need to obtain the depth value and the echo intensity information of each sounding point, and the calculation precision of the diffuse attenuation coefficient is high.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光通信
，尤其涉及一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法及系统。
技术介绍
漫衰减系数是水体的固有光学性质，反映了光照在水体中的变化和分布，直接影响到水体的透明度和真光层深度。研究漫衰减系数的特性可以更好的了解水体的光学性质和光学类型，分析水质、水生物、水文要素和水化学性质，以及海洋热交换，浮游植物光合作用等，为水体的环境质量评价和水体环境生态修复提供基础资料。由于自然光在水中的传输是一个吸收和散射的复杂过程，再加上技术条件的限制，对漫衰减系数进行直接测量相对比较困难，目前大部分实地测量漫衰减系数的方式主要为船载或者岸基的实地测量系统(使用赛奇盘等工具)，这些方法费时费力；运用星载遥感数据可以间接获得漫衰减系数，主要是通过测量不同深度的辐照度，对不同深度的辐照度值进行指数回归从而计算漫衰减系数。但是这种被动遥感的方法受到诸多限制，例如多云雾天气、夜间都无法测量，且测量精度和分辨率都比较低，为水体的环境质量评价和水体环境生态修复带来不便。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法及系统，旨在解决现有技术中漫衰减系数计算方法在例如多云雾天气、夜间都无法测量，且测量精度和分辨率都比较低，为水体的环境质量评价和水体环境生态修复带来不便的技术问题。本专利技术的技术方案如下：一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其中，方法包括步骤：A、获取测深激光数据中的全波形数据，从全波形数据中筛选出有效的激光测深点；B、从全波形数据提取筛选出的每个有效的激光测深点的发射强度和回波强度，根据算法对回波强度提取，生成水体后向散射波形对应的水体后向散射函数；C、从单个激光测深点对应的水体后向散射函数中选取若干个预定时间间隔的时间点对，计算每个时间点对的初始漫衰减系数；D、根据各个时间点对的初始漫衰减系数计算得到的平均值为激光测深点的最终漫衰减系数。所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其中，所述步骤A具体包括步骤：A1、获取机载激光雷达测量得到的测深激光数据，读取测深激光数据中的全波形数据；A2、去除由于系统误差和噪声造成的无效点，根据激光测深点的位置和深度，筛选得到有效的激光测深点。所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其中，所述步骤B具体包括步骤：B1、从全波形数据中提取筛选出的每个有效的激光测深点的发射强度和回波强度；B2、采用高斯分解算法对回波强度进行提取后生成水体后向散射波形对应的水体后向散射函数。所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其中，所述步骤C具体包括步骤：C1、获取单个激光测深点对应的水体后向散射函数中选取若干个时间点对，每个时间点对的时间隔为预定时间间隔；C2、在一个时间点对中分别提出两个时间点的后向散射回波信号强度，分别通过两个时间点与表面回波峰值间的时间差计算出时间点到水面的距离，计算出每个时间点对的初始漫衰减系数。所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其中，所述步骤D具体为：D1、获取所有时间点对的初始漫衰减系数进行相加后计算平均值，平均值为激光测深点的最终漫衰减系数。一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取系统，其中，系统包括：有效测深点筛选模块，用于获取测深激光数据中的全波形数据，从全波形数据中筛选出有效的激光测深点；水体后向散射函数生成模块，用于从全波形数据提取筛选出的每个有效的激光测深点的发射强度和回波强度，根据算法对回波强度提取，生成水体后向散射波形对应的水体后向散射函数；初始漫衰减系数计算模块，用于从单个激光测深点对应的水体后向散射函数中选取若干个预定时间间隔的时间点对，计算每个时间点对的初始漫衰减系数；最终漫衰减系数计算模块，用于根据各个时间点对的初始漫衰减系数计算得到的平均值为激光测深点的最终漫衰减系数。所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取系统，其中，所述有效测深点筛选模块具体包括：全波形数据读取单元，用于获取机载激光雷达测量得到的测深激光数据，读取测深激光数据中的全波形数据；有效点筛选单元，用于去除由于系统误差和噪声造成的无效点，根据激光测深点的位置和深度，筛选得到有效的激光测深点。所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取系统，其中，所述水体后向散射函数生成模块包括：回波强度提取单元，用于从全波形数据中提取筛选出的每个有效的激光测深点的发射强度和回波强度；水体后向散射函数生成单元，用于采用高斯分解算法对回波强度进行提取后生成水体后向散射波形对应的水体后向散射函数。所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取系统，其中，所述初始漫衰减系数计算模块具体包括：时间点对选取单元，用于获取单个激光测深点对应的水体后向散射函数中选取若干个时间点对，每个时间点对的时间隔为预定时间间隔；初始系数计算单元，用于在一个时间点对中分别提出两个时间点的后向散射回波信号强度，分别通过两个时间点与表面回波峰值间的时间差计算出时间点到水面的距离，计算出每个时间点对的初始漫衰减系数。所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取系统，其中，所述最终漫衰减系数计算模块具体用于获取所有时间点对的初始漫衰减系数进行相加后计算平均值，平均值为激光测深点的最终漫衰减系数。本专利技术提供了一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法及系统，本专利技术可运用单个测深点的全波形数据即可计算出漫衰减系数值，而且不需要获取每个测深点的深度值和回波强度信息，特别是对于较为浑浊和水质不均匀的水体，漫衰减系数计算精度高。附图说明图1为本专利技术的一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法的较佳实施例的流程图。图2a为本专利技术的一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法的第一具体应用实施例的通过高斯分解，获取的回波示意图。图2b为本专利技术的一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法的第二具体应用实施例的通过高斯分解，获取的回波示意图。图3为本专利技术的一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法的第三具体应用实施例的回波波形和时间点对示意图。图4为本专利技术的一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取系统的较佳实施例的功能原理框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术还提供了一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法的的较佳实施例的流程图，如图1所示，方法包括步骤：S100、获取测深激光数据中的全波形数据，从全波形数据中筛选出有效的激光测深点。具体地，采用机载激光测深系统获取测深激光数据。机载激光测深系统具有高精度，高分辨率，灵活机动，快速高效和全覆盖的特点。可测得0.5-80米水深漫衰减系数值，本方法主要是通过激光在水体中的后向散射回波波形获取漫衰减系数。从用机载激光测深系统中的全波形数据中筛选出有效的激光测深点。其中，激光束从发射到接受的过程中，激光接收器每隔1ns记录一次强度信息，从而形成完整的激光发射波形和回波波形，简称全波形。其中有效的激光测深点是指去除陆地上的激光点，只留下水面上的激光点；而且在水面的上的激光点的回波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其特征在于，方法包括步骤：A、获取测深激光数据中的全波形数据，从全波形数据中筛选出有效的激光测深点；B、从全波形数据提取筛选出的每个有效的激光测深点的发射强度和回波强度，根据算法对回波强度提取，生成水体后向散射波形对应的水体后向散射函数；C、从单个激光测深点对应的水体后向散射函数中选取若干个预定时间间隔的时间点对，计算每个时间点对的初始漫衰减系数；D、根据各个时间点对的初始漫衰减系数计算得到的平均值为激光测深点的最终漫衰减系数。

【技术特征摘要】
1.一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其特征在于，方法包括步骤：A、获取测深激光数据中的全波形数据，从全波形数据中筛选出有效的激光测深点；B、从全波形数据提取筛选出的每个有效的激光测深点的发射强度和回波强度，根据算法对回波强度提取，生成水体后向散射波形对应的水体后向散射函数；C、从单个激光测深点对应的水体后向散射函数中选取若干个预定时间间隔的时间点对，计算每个时间点对的初始漫衰减系数；D、根据各个时间点对的初始漫衰减系数计算得到的平均值为激光测深点的最终漫衰减系数。2.根据权利要求1所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其特征在于，所述步骤A具体包括步骤：A1、获取机载激光雷达测量得到的测深激光数据，读取测深激光数据中的全波形数据；A2、去除由于系统误差和噪声造成的无效点，根据激光测深点的位置和深度，筛选得到有效的激光测深点。3.根据权利要求2所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其特征在于，所述步骤B具体包括步骤：B1、从全波形数据中提取筛选出的每个有效的激光测深点的发射强度和回波强度；B2、采用高斯分解算法对回波强度进行提取后生成水体后向散射波形对应的水体后向散射函数。4.根据权利要求3所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其特征在于，所述步骤C具体包括步骤：C1、获取单个激光测深点对应的水体后向散射函数中选取若干个时间点对，每个时间点对的时间隔为预定时间间隔；C2、在一个时间点对中分别提出两个时间点的后向散射回波信号强度，分别通过两个时间点与表面回波峰值间的时间差计算出时间点到水面的距离，计算出每个时间点对的初始漫衰减系数。5.根据权利要求4所述的基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法，其特征在于，所述步骤D具体为：D1、获取所有时间点对的初始漫衰减系数进行相加后计算平均值，平均值为激光测深点的最终漫衰减系数。6.一种基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取系统，其特征在于，系统包括：有效测深点筛选模块，用于获取测深激光数据中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清泉，丁凯，朱家松，汪驰升，王丹，崔扬，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44