[发明专利]基于测深激光全波形数据的漫衰减系数提取方法及系统

摘要

本发明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。

主权项

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；提取每个激光点的发射强度和回波强度，机载激光雷达测深回波信号强度的方程如下所示：其中，P_b表示激光接受器接受到的底部回波强度，P_w表示体散射回波强度，P_T表示激光发射强度，ρ表示底质反射率，η表示系统的综合衰减系数，F_p表示视场角系数，n_w表示水体折射率，A_r表示激光接受器的孔径面积，θ表示天顶角，M(θ_i)表示热点效应，N(θ_i)表示脉冲拉伸效应H表示飞机的飞行高度，K_d表示漫衰减系数，D表示水深，c表示光在真空中的传播速度，τ表示大气的光学厚度，n表示空气折射率，β表示体散射系数；激光雷达回波信号由三部分组成：水面回波，水底回波，水体后向散射回波，其中，在水体的后向散射部分，激光强度呈指数衰减，因此通过提取水体后向散射波形，可以反演出水体的漫衰减系数；运用高斯分解算法提取出水体后向散射波形，水体后向散射函数可以表示为：其中S＝RηF_pA_rM(θ_i)N(θ_i)cos²θ_ie^‑2τ     (4)高斯分解算法假定后向散射波形是由多个高斯函数重叠构成，因此通过拟合值函数f_c(t)，t表示采样时间，可以分别得到每个高斯函数的参数值；其中N表示用于拟合的高斯函数的数目，W_R，α_i，μ_i，和δ_i分别表示接受的回波信号强度，第i个高斯函数的信号强度，位置和半波长，将N设为2，拟合出表面回波和底部回波，再用接受的总的回波信号减去表面回波和底部回波，即可得到水体后向散射回波强度；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。