[发明专利]一种地表起伏区域激光测高点作为影像高程控制点方法

说明书

本发明公开了一种地表起伏区域激光测高点作为影像高程控制点方法，首先对地表起伏区域激光点回波信号开展全波形处理，获得激光点地面足印内的地表最大和最小高程值。随后利用激光足印影像与立体影像的高精度配准，获取立体影像上激光点地面足印范围。接着在立体影像上激光点地面足印范围内开展影像密集匹配并生成地面三维点云，获取高程值最大和最小的地面三维点在立体影像上对应的像点坐标。最后将激光点地面足印内的地表最大和最小高程值分别赋予它们，亦即通过一个激光点获取了立体影像上两个高程控制点。本发明突破了以往地表起伏区域激光点因无法获取足印中心点的精确高程而无法用做高程控制的局限，大幅提升了地表起伏区域激光点的利用率。

技术领域

本发明属于遥感与摄影测量技术领域，尤其涉及一种地表起伏区域激光测高点作为立体影像高程控制点方法。

背景技术

现有激光测高仪作为一种高精度测距仪器，因具有方向性好、测距精度高等特点，可以获取高精度地表高程信息。目前可用的星载激光测高数据主要包括两类，一类是专门的激光测高卫星获取的激光测高点数据，如xx国于2003年发射的ICESat卫星上搭载的Geoscience Laser Altimeter System获取的激光点测高点数据；xx国于2018年发射的ICESat-02卫星上搭载的Advanced Topographic Laser Altimeter System获取的激光测高点数据。另一类是立体测图卫星同时搭载了光学立体相机和激光测高仪，可同步获取光学立体影像和激光测高点数据，如我国于2019年11月发射的高分七号(GF-7)卫星上同时搭载了两线阵光学立体相机和一台2波束的激光测高仪，可同步获取亚米分辨率的两线阵光学立体影像和高精度的激光测高点。我国于2020年7月发射的资源三号03星同时搭载了三线阵光学立体相机和一台单波束的激光测高仪，可同步获取2米分辨率的三线阵立体影像和高精度的激光测高点。

目前国内外很多学者都将激光测高点作为立体影像的高程控制点，用于提升卫星立体影像的高程精度。将激光测高点作为立体影像的高程控制点的一个重要前提是需要获取激光测高点在立体影像上的准确像方坐标。此前的所有研究中，一般都是将激光测高点地面足印中心点作为立体影像的高程控制点，然而由于仅分布于地表平滑(即地形平坦且地物单一)区域的激光测高点才可以获取地面足印中心点位置的高精度高程值，因此以往只能挑选地面足印范围内地表平滑的激光测高点作为立体影像控制，而舍弃了足印范围内地表起伏(即地形起伏或存在不同高程地物)的激光测高点的使用，在激光测高点的使用上存在较大局限性，大量地面足印范围内地表起伏的激光测高点被迫舍弃了，造成了巨大的资源浪费。而地形起伏区域往往也是其他类型高精度地面控制点相对匮乏区域，这也降低了激光测高点作为立体影像高程控制点的适用性和实用性。综上所述，目前技术存在的问题是：利用激光测高点作为高程控制的常规方法是将激光测高点地面足印中心点作为立体影像的高程控制点，导致分布于地表起伏(即地形起伏、地物复杂)区域的激光测高点由于无法获取地面足印中心点位置的高精度高程值，而无法应用于立体影像高程控制，造成大量激光测高点闲置浪费，导致激光测高点在地表复杂区域的利用效率极为低下。

因此，设计一种能够充分利用地表起伏区域激光测高点作为立体影像高程控制点的有效方法，是破解目前地表起伏区域激光测高点无法有效应用于立体影像高程控制这一难题，提升全区域激光测高点利用率的迫切需求，也必将创造较大的社会和经济效益。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明充分利用激光测高点获取的地面足印范围内不同高度地物反射的多个回波信号，提出了一种全新的利用激光测高点作为立体影像高程控制的方法，有效提升激光测高点在地表起伏区域的利用率。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种地表起伏区域激光测高点作为影像高程控制点方法，包括以下步骤：

步骤1，对位于地表起伏区域激光测高点的原始回波信号开展全波形处理和分析，获取该激光测高点地面足印范围内多个不同高度地表的高程值，并统计地表的最大高程值H_max和最小高程值H_min；