一种气溶胶厚度与激光雷达测距延迟的自动标定方法

摘要

本发明涉及一种气溶胶厚度与激光雷达测距延迟的自动标定方法，该方法用图像上提取气溶胶含量像元值与海表的测距误差值建立相关系数，得到气溶胶含量分布图上无量纲的像元值所代表的测距误差的转化系数，从而可对陆表的测高值进行精确修正。本发明方法无需地面实测数据，自动建立影像气溶胶亮度值与大气湿项延迟、即气溶胶延迟量之间的关系，从而实现对任意测高数据的精确大气湿项改正，为星载激光测高仪测高数据的修正起到重要作用校正。

主权项

一种气溶胶厚度与激光雷达测距延迟的自动标定方法，其特征在于包括以下步骤：(1)从国产立体测图卫星在海洋测区的足印与多光谱图像上提取气溶胶含量分布图；分布图提取方法步骤如下：(1‑1)将待识别气溶胶厚度的多光谱图像与辅助影像进行配准；(1‑2)对多光谱图像上的任意一个点在整副图像A上找到与其同类的像元，根据辅助影像筛选出类别不变的点；(1‑3)建立每一个像点多光谱图像与辅助影像回归关系，用辅助影像拟合出多光谱图像；(1‑4)拟合的亮度值除以真实亮度值，得到每一个像元的气溶胶含量；(1‑5)对各个波段得到的气溶胶含量图像低通滤波，对各波段进行加权平均得到最终的气溶胶含量分布图；(2)对测区内测高数据进行潮汐改正；方法步骤如下：(2‑1)从NASA服务器中获取行星的三维笛卡儿太阳系质心坐标；(2‑2)利用美国海军天文台提供的C版本矢量天文子程序NOVASVer2.0，计算得到太阳和月亮任意时刻在协议地球坐标中的坐标；(2‑3)使用精密星历，通过拉格朗日多项式内插,就可以求得任意时刻卫星在协议地球坐标系中的坐标，逐步计算即可得到地球固体潮改正；(3)使用全球大气分布模型确定大气成分和厚度，对测距值进行大气干项延迟改正；方法步骤如下：(3‑1)对在时间和空间上都不连续的气象数据进行内插，得到激光发射时刻和位置的气象数据；(3‑2)对经过内插计算得到的与测高仪时空间隔相同的气象数据，通过未经大气延迟修正的测高仪高程转换的位势高度寻找位势高度相邻的两个标准大气压力层，计算地表大气压数值积分；(3‑3)使用地表大气压数值对测高数据进行修正；(4)通过海表高程数据和大气干项改正后的测高数据，计算气溶胶延迟量；方法步骤如下：(4‑1)根据激光发射时刻，用TOPEX/Poseidon数据计算出海平面在发射时刻的海拔高度；(4‑2)根据全球风速数据，计算出海面浪高；(4‑3)根据激光光斑的落脚位置和激光光斑的大小，由海面高度和海面浪高算出激光光斑内的海水表面平均高程；(4‑4)根据激光发射时的轨道位置、光斑脚点海面平均高程计算出实际的传输路径长度；(4‑5)由干项改正后的测距数据和实际传输路径长度计算出水汽对测距的延迟量；(5)计算气溶胶像元值与测距延迟量的相关系数；方法步骤如下：(5‑1)由多个在海面的测高数据分别计算出气溶胶水汽造成的测距延迟量、影像气溶胶含量大小；(5‑2)使用最小二乘法，用测距延迟量、影像气溶胶含量大小拟合出二者之间的关系。