[发明专利]ICESat-2/ATLAS全球高程控制点提取方法及系统

说明书

本发明提供一种ICESat‑2/ATLAS全球高程控制点提取方法及系统，包括从ICESat‑2的ATL08数据产品中提取陆地高程数据，进行预处理，保留属性参数作为高程控制点的筛选条件，以减少数据量，然后基于参考DEM对高程数据进行粗筛选，剔除高程误差较为严重的激光点；结合ICESat‑2激光数据的属性信息进行精细化筛选，保留地形平缓且云量低的激光点作为地面高程控制点，导入ICESat‑2全球高程控制点数据库。本发明基于ICESat‑2卫星的ATL08数据产品，根据对ICESat‑2数据高程精度的影响因子分析，设计了一种基于参考高程数据和属性参数提取全球高程控制点的方法，能够自动提取高精度的全球高程控制点数据，从而为国产高分辨率卫星进行无地面或少地面控制点的立体测绘和产品质量检验提供数据支持。

技术领域

本发明属于航空航天摄影测量领域，针对ICESat-2卫星的激光数据，设计一种高精度的全球高程控制点提取方法及系统。

背景技术

高程控制点是生产遥感数字产品的重要基础数据。近年来，随着中国全球地理信息资源建设的有力推进，全球测图任务对地面控制点的需求日益提升，建设和维护高精度的全球控制点库成为当前的重要任务，这对高程控制点的精度、覆盖范围和生产更新速率提出了更高的要求。传统的高程控制点测量工作需要大量的人力、物力，耗时长、效率低、成本高，且受气候、地形等因素影响，无法实现大范围的覆盖。星载激光雷达具有受大气影响小、穿透性强、精度高、数据覆盖范围广等优势。随着激光测高技术的发展，星载激光测高仪的激光足印直径不断减小，定位精度不断提高，高程精度可达亚米级，观测范围覆盖全球，可作为获取高程控制点的新途径。

由于地表的复杂性以及往返大气过程中云层和大气产生的影响，激光测高数据往往存在噪声，其高程精度与地表覆盖、坡度、云量等因素有关。因此，将激光数据作为高程参考数据之前，需要根据一定的规则进行高程控制点提取，以保证其精度。传统的高程控制点筛选方法主要分为三类，即基于参考高程数据的筛选、基于属性参数的筛选和基于波形特征参数的筛选。传统方法的研究一般针对全波形星载激光雷达的数据特征进行，基于参考高程数据的筛选只能筛除误差较为严重的高程点，基于属性参数的筛选依赖于反射率、云量等属性参数的获取，基于波形特征参数的筛选只能用于全波形星载激光雷达，其筛选效果取决于波形数据的质量。而对于目前最先进的光子计数星载激光雷达，高程控制点提取方法的研究还并不充分。

2018年9月，美国国家航空航天局发射了ICESat-2卫星，其搭载的激光载荷——先进地形激光测高系统(Advanced Topographic Laser Altimeter System，ATLAS)是首个光子计数星载激光雷达，相比传统的星载激光雷达具有更高的精度和更小的激光足印。光子计数激光雷达测高数据的高程精度与成像时间、坡度、地表覆盖、信噪比等多种因素有关，要研究高程控制点的提取方法，需要收集大量数据，并对高程精度的影响因子进行准确的分析，从而设置高程精度高且数据保留率高的高程控制点筛选条件。研究基于ICESat-2激光数据提取高精度全球高程控制点的方法及系统，有利于完善并推进我国全球地理信息资源建设的工作，能够为国产高分辨率卫星在境外地区进行无地面或少地面控制点的立体测绘和产品质量检验提供数据支持。

发明内容

本发明所要解决的问题是，设计一种ICESat-2/ATLAS全球高程控制点提取方法及系统，该方法能够自动提取高精度的全球高程控制点数据，为国产高分辨率卫星进行无地面或少地面控制点的立体测绘和产品质量检验提供数据支持。

本发明的技术方案提供一种ICESat-2/ATLAS全球高程控制点提取方法，包括以下步骤：

步骤1，从ICESat-2的ATL08数据产品中提取陆地高程数据，进行预处理，保留属性参数作为高程控制点的筛选条件，以减少数据量，然后基于参考DEM对高程数据进行粗筛选，剔除高程误差较为严重的激光点；

步骤2，结合ICESat-2激光数据的属性信息进行精细化筛选，保留地形平缓且云量低的激光点作为地面高程控制点，导入ICESat-2全球高程控制点数据库。