一种基于星载单光子激光雷达数据测量浅海水深的方法技术

一种基于星载单光子激光雷达数据测量浅海水深的方法，首先分析星载单光子激光雷达在不同环境下浅海区域的光子信号与噪声高程特点，构建光子点云的初始滤波模型；随后基于初滤波结果分析不同环境下光子点云的空间密度分布，构建水面和水下光子点云分离模型，实现水面有效光子信号和海浪波廓线提取；再根据不同环境的水下光子点云在不同水深的空间密度分布特点，构建随水深变化的自适应光子密度滤波模型与水深提取方法，分析星载单光子激光雷达的水深测量能力和精度；最后基于星载单光子激光雷达的水深探测结果与遥感反射率光谱之间的关系，使用星载多源遥感数据开展主

【技术实现步骤摘要】
一种基于星载单光子激光雷达数据测量浅海水深的方法


[0001]本专利技术涉及航天遥感测绘
，具体是一种基于星载单光子激光雷达数据测量浅海水深的方法。

技术介绍

[0002]我国有300多万平方公里的辽阔海域，大陆岸线1.8万公里，岛屿岸线1.4万公里，海岛1.1万余个，水深在50米以内的浅海海域面积达50万平方公里。目前我国获取全球高程数据主要依赖卫星遥感技术，由于高程精度制约，难以满足海图要素修编、海基精确武器远程打击、海礁军事设施建设规划等需求。鉴于手段有限、地形复杂等因素，目前我国针对海岛礁、滩涂、海岸线浅海地形测量效率比较低下，尤其一些偏远远洋区域无法进行探测。
[0003]单光子模式激光测高仪具有灵敏度高、重复频率高、测量精度高、重量轻、体积小等诸多优势，其代表着新一代天基激光雷达的未来发展趋势。2018年9月，美国国家航空航天局已经发射第一颗对地观测单光子多波束激光雷达卫星ICESat
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2，ICESat
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2作为ICESat
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1的后续卫星其主要搭载了具有6波束的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于星载单光子激光雷达数据测量浅海水深的方法，包括以下步骤：S1、获取ICESat
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2卫星测得的原始数据，包括单光子激光数据、高分遥感数据和潮汐数据；其中在单光子激光数据中获取光子点云的密度结构数据，在高分遥感数据获取高分多光谱影像；S2、单光子激光点云数据预处理：基于光子点云的密度结构数据进行预处理，通过距离选通技术和初始滤波算法确定目标点或区域的区域范围，减少大量的噪声光子点云数量；S3、多光谱影像得太阳耀斑消除：采用线性回归模型建立可见光波段与近红外波段的对应关系，来消除可见光波段影像中的耀斑分量；S4、水面于水下光子分离：将单光子激光雷达数据按高程值从上至下，以Δh为间隔将高程划分为M个切片，据每个切片单元统计光子数量，利用正态分布曲线对高程切片中心高程与切片单元中的光子信号数量之间的关系进行拟合；以切片中心高程为中心，获取每个水面光子的高程；S5、自适应不同水深光子密度滤波：基于单光子激光雷达探测技术理论以及水体中光子信号的数据特点，确定水面与水下信号点的分界线，并自适应获取初始椭圆搜索区域的长轴、短轴以及密度滤波的初始最小点数阈值；分析随信号光子高程值的变化，高程切片内光子数量的变化特征，确定搜索椭圆的长轴、短轴以及密度滤波的最小点数阈值与水深之间的变化关系；S6、遥感影像的水陆分离：利用近红外影像和边缘提取算法，开展水陆分离和岸线边缘提取，采用水陆分离模板用于识别陆地和水体，水陆边缘的识别采用估算摄影时刻前后一段时间内的平均海面高度；S7、水深反演模型构建：通过搜索水深值相近的临近样本点作为解算数据集，从而将整个目标区域划分成多个小区域，每个小区域分别用不同水深样本点进行反演，获得更高的反演精度。2.根据权利要求1所述的一种基于星载单光子激光雷达数据测量浅海水深的方法，其特征在于，所述步骤S2确定目标区域中有效光子的大概高程范围，用高斯分布函数进行局部拟合，根据高斯峰值、幅宽度等参数为基础，结合先验高程阈值，得到高斯分布函数拟合关系式：关系式中，G(h)表示高斯分布函数，A
maxpho
表示波形振幅，σ为半波宽，h为当前点高程值，h
u
表示探测获取最大极值所对应的光子高程值；从而确定目标区域中有效光子信号的初始范围。3.根据权利要求1所述的一种基于星载单光子激光雷达数据测量浅海水深的方法，其特征在于，所述步骤S2目标区域的有效光子S
signal
由多个数据子区R
g
(g＝1,L,M)...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹彬才，王建荣，杨秀策，胡燕，卢学良，吕源，李纲，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一五四零部队，
类型：发明
国别省市：