[发明专利]一种星载激光测高地面数据处理系统

说明书

本发明涉及一种星载激光测高地面数据处理系统，包括：第一级激光测高地面数据处理模块，用于对原始的激光测高地面数据包进行数据预处理、激光的能量计算和卫星轨道位置的计算，所述激光的能量计算包括发射波能量计算和回波能量计算；第二级激光测高地面数据处理模块，用于对第一级激光测高地面数据处理模块处理后的数据，进行发射波和回波波形分析；第三级激光测高地面数据处理模块，用于对第二级激光测高地面数据处理模块处理后的数据，进行激光脚点精确定位，从而获取精确的高程信息。与现有技术相比，本发明能适用于GF‑7号卫星的数据处理，具有用户友好度高、分析结果全面准确的优点。

技术领域

本发明涉及星载激光测高领域，尤其是涉及一种星载激光测高地面数据处理系统。

背景技术

在对地观测系统，星载激光测高技术是最为核心和前沿的信息获取技术之一。除去一些实验性的载荷，由美国国家航空航天局发射的ICESat卫星的激光测高仪(GLAS)是全球第一个星载卫星激光测高系统，其测高精度约为4-15cm，工作期从2003-2009年，获取了共计18个任务期的激光测高数据。其主要科学目标为测量南北极冰盖高程和、海冰的变化、云和气溶胶高度，以及地形和植被特征参数，该卫星通过激光器同时发射532nm和1 064nm两个波段的激光，已广泛应用于极地冰盖的高程精密监测，极地冰下湖活动，森林冠层提取等。目前，该卫星已停止工作，其第二代激光测高卫星ICESat-2也已于2018年9月15日发射，正在发布相关数据中。我国除试验性载荷外—资源三号02星外，已于2019年发射的高分七号(GF-7)激光测高仪是我国第一台业务化运行的星载激光测高仪，其搭载的双波束激光测高仪获取的高程数据，是GF-7实现在少控制点条件下满足1:1万立体测绘的应用需求的关键。由于GF-7号激光测高仪的参数和工作机制与ICESat GLAS不同，迫切需要针对GF-7激光测高仪的特点，建立完整的国产激光测高数据处理业务化系统，解决激光的全波形特征与地形地物的对应关系和影响规律、准确估计激光脚点的绝对高程和脚点内地物的相对高程等关键科学问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，在美国ICESat/GLAS测高地面数据处理系统的基础上和针对GF-7号卫星的载荷特点，而提供一种星载激光测高地面数据处理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种星载激光测高地面数据处理系统，所述星载激光测高地面数据处理系统包括：

第一级激光测高地面数据处理模块，用于对原始的激光测高地面数据包进行数据预处理、激光的能量计算和卫星轨道位置的计算，所述激光的能量计算包括发射波能量计算和回波能量计算；

第二级激光测高地面数据处理模块，用于对第一级激光测高地面数据处理模块处理后的数据，进行发射波和回波波形分析；

第三级激光测高地面数据处理模块，用于对第二级激光测高地面数据处理模块处理后的数据，进行激光脚点精确定位，从而获取精确的高程信息。

进一步地，所述第二级激光测高地面数据处理模块中，对第一级激光测高地面数据处理模块处理后的数据，基于GF-7号卫星发射波采样间隔0.5ns及双波束等特点进行发射波波形分析，具体包括对发射波波形中心、偏度、峰度、最高峰值及面积的提取。

进一步地，所述第二级激光测高地面数据处理模块中，对第一级激光测高地面数据处理模块处理后的数据，基于GF-7号卫星回波采样间隔0.5ns及双波束等特点进行回波波形分析，具体包括对回波波形依次进行平滑滤波、高斯分解和参数提取；

进一步地，所述平滑滤波包括高斯滤波、均值滤波和自定义滤波，所述自定义滤波通过改变各个波形点所对应的权重值进行滤波；

所述高斯分解采用非线性最小二乘法进行拟合；

所述参数提取包括提取波形全高、波形长度、波峰长度、半波能量高、波形前缘长度和波形后缘长度。