測(cè)繪空間信息與激光測(cè)高衛(wèi)星融合數(shù)據(jù)處理方案

I主報(bào)告.1新時(shí)代測(cè)繪地理信息研究報(bào)告陳常松喬朝飛等／001一測(cè)繪地理信息工作面臨的新形勢(shì)／002二新時(shí)代對(duì)測(cè)繪地理信息提出的新需求／005三測(cè)繪地理信息供給現(xiàn)狀／009四測(cè)繪地理信息供給存在的間都口不足／

013五加強(qiáng)新時(shí)代測(cè)繪地理信息供給的萄關(guān)建議I

016II公共服務(wù)篇

2

新型基礎(chǔ)測(cè)繪體系思考與探索武文忠／022囚.9

科斷技想到刨地新理篇信息技相1思考轄仁楊必勝等／.10

1認(rèn)07識(shí)萬(wàn)潔實(shí)踐一苦于城市空間地理信息大棉的城市附溫宗勇邢曉揭I

126.11姻 、 j

陸地遙感藍(lán)眼發(fā)展與展望唐新明李圄元等／144.12百

洋灑瞌灰腳用毛同興華何由t等／157.川13傾省斜輯攝影國(guó)如陸土陽(yáng)到應(yīng)用明與發(fā)坦展l信斯息李德平江臺(tái)／相17建0做盧怦熊陸IV等I肪I

1屬82.15測(cè)出也理信息工作劇2的實(shí)踐與思考徐開明I

191.16

做好測(cè)墜地酷息工作，為建設(shè)酷飛 莫高輒蹦傾酌

國(guó).出17（制浙江創(chuàng)新測(cè)繪地理信息工作的思路與輯昌盛樂山I

213?i衛(wèi)星研制與發(fā)射各種應(yīng)用各類型用戶分發(fā)與服務(wù)各級(jí)產(chǎn)品的生產(chǎn)多源信息的融合集成與分析傳感器定軌定姿

信息獲取信息傳輸時(shí)空基準(zhǔn)的建立與維持

空間環(huán)境模型

遙感成像機(jī)理導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)處理遙感數(shù)據(jù)接收處理空間探測(cè)數(shù)據(jù)處理Land

Satellite

Remote

Sensing

Application

Center,

Ministry

ofNatural

Resources遙感衛(wèi)星是測(cè)繪空間地理信息獲取的重要手段

激光測(cè)高衛(wèi)星是遙感衛(wèi)星的

重要組成部分目錄國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢(shì)激光測(cè)高衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星激光測(cè)高數(shù)據(jù)處理實(shí)踐新型激光測(cè)高衛(wèi)星技術(shù)存在的問題及解決途徑總結(jié)與展望激光測(cè)高衛(wèi)星的發(fā)展?激光

Light

Amplification

by

Stimulated

Emission

of

RadiationLaser：指通過(guò)受激輻射而放大的光，被譽(yù)為“最快的刀、最準(zhǔn)的尺、最亮的光、最強(qiáng)的炮”，是20世紀(jì)重要的發(fā)明之一激光雷達(dá)：

Light

Detection

And

RangingLIDAR、LiDAR、Lidar。衛(wèi)星名稱發(fā)射時(shí)間國(guó)別式(線脈寬

間隔(ns)(m)探測(cè)方

激光波

發(fā)射

足印 重訪 足印大小(m)用途SLA-01/021996/100 1.5地球，全球高程N(yùn)EAR/NLR1996 美國(guó) 線性1波束 1215 <6小行星Eros表面地形ICESat-1/GLAS2003 美國(guó) 線性1波束 6 170 8/18370 0.15

植被高、極地冰蓋、地球陸地地表高程、海冰、大氣等國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與趨勢(shì)高程測(cè)量精度(m)Clementine性/單 束數(shù) 天數(shù)光子)1994 美國(guó) 線性美國(guó)1波束 10 100線性 1波束 10 750250 40月球地形地貌控97制點(diǎn)MGS/MOL1996美國(guó)線性1波束533016010火星表面地形地貌AMessenger/ 2006MLA美國(guó)線性1波束6176<1水星表面形貌SELENE/L 2007日本線性1波束175月球表面地形地貌ALTCE-1/LAM 2007中國(guó)線性1波束5-714002005月球表面地形地貌LRO/LOL 2009A美國(guó)線性5波束5253750.1月球表面地形地貌CE-22010中國(guó)線性1波束10405月球表面地形\著陸區(qū)地形資源三號(hào)02星2016中國(guó)線性1波束7350059501.0試驗(yàn)性激光測(cè)高載荷BELA2019歐洲線性1波束10250241.9已發(fā)射（水星）高分七號(hào)2019中國(guó)線性2波束7233059301.0已發(fā)射（廣義激光高程控制點(diǎn)）陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星2020中國(guó)線性5波束72005925~301.0待發(fā)射（林業(yè)碳儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)、廣義激光高程控制點(diǎn)）ICESat-2/ATLAS2018美國(guó)單光子6波束10.791100.1已發(fā)射（極地冰蓋監(jiān)測(cè)等）GEDI2018美國(guó)線性8波束10500251.0已發(fā)射（森林生物量測(cè)量）LIST2020年后美國(guó)單光子1000波束0.960.750.1待發(fā)射（對(duì)地觀測(cè)）國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與趨勢(shì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢(shì)GLASATLAS GEDILIST單波長(zhǎng)、1波束對(duì)地激光測(cè)高，線性探測(cè)結(jié)合光子體制（氣溶膠），80mJ量級(jí)（2003年）6波束對(duì)地激光測(cè)高，光子探測(cè)，0.5mJ量級(jí)（2018年9月發(fā)射）1000波束對(duì)地激光成像，光子探測(cè)，0.1mJ量級(jí)（2025規(guī)劃）發(fā)展趨勢(shì)：激光波束越來(lái)越多、地面足印越來(lái)越小，體制由線性逐步向光子探測(cè)體制發(fā)展8波束對(duì)熱帶和溫帶的林業(yè)樹高進(jìn)行激光測(cè)量，線性探測(cè)，10mJ量級(jí)（2018年12月發(fā)射）激光測(cè)高衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域高精度控制點(diǎn)獲取地理信息作為重要的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，全球地理信息資源開發(fā)已經(jīng)列入國(guó)家的第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要和

《

全國(guó)基礎(chǔ)測(cè)繪中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要（2015—2030年）》。1:5000及更高1:2000比例尺高程控制點(diǎn)獲取是境內(nèi)外測(cè)繪均需要解決的技術(shù)難點(diǎn)。激光測(cè)高衛(wèi)星能獲取高精度地面控制點(diǎn)，滿足航天航空遙感立體測(cè)圖應(yīng)用需求。美國(guó)在1996、1997年先后兩次發(fā)射 SLA-01/02，獲得了全球南北緯56度 范圍的激光高程控制點(diǎn)，并修

30正了

全球數(shù)字高度模型GTOP0的精度激光測(cè)高衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域高精度控制點(diǎn)獲取以國(guó)產(chǎn)高分七號(hào)、陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星激光測(cè)高數(shù)據(jù)為主，聯(lián)合ICESat/GLAS、資源三號(hào)02星激光數(shù)據(jù)，構(gòu)建覆蓋全球/全國(guó)的廣義激光高程控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。形成全國(guó)統(tǒng)一的衛(wèi)星測(cè)繪高程控制基準(zhǔn)；

總體精度高程優(yōu)于0.8m，平面優(yōu)于10m；其中，東北、華北平原地區(qū)及東南部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，高程精度優(yōu)于0.5m；西部山地區(qū)域優(yōu)于1.5m；

滿足光學(xué)、InSAR等衛(wèi)星1:1萬(wàn)、1:5萬(wàn)比例尺立體測(cè)圖高程控制需求；陸海高程基準(zhǔn)統(tǒng)一傳統(tǒng)水深和高程數(shù)據(jù)以不同的垂直基準(zhǔn)面為參考,

水深測(cè)量和地形測(cè)量是分別進(jìn)行的,這就造成了陸海交界處的不連續(xù)性。陸海高程基準(zhǔn)統(tǒng)一技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)海域水深信息向高程基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換與統(tǒng)一,為陸?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)的集成提供垂直基準(zhǔn)變換與統(tǒng)一的技術(shù)支撐。海面地形是平均海面基準(zhǔn)與大地水準(zhǔn)面基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的紐帶,對(duì)確定全球統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)具有重要的作用和意義。激光測(cè)高衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域激光測(cè)高衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域林業(yè)樹高及生物量估算《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》提出要推進(jìn)對(duì)森林、草原等的統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)核算能力建設(shè)，并要求用衛(wèi)星遙感等技術(shù)手段，對(duì)自然資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)狀況開展全天候監(jiān)測(cè)，健全覆蓋所有資源環(huán)境要素的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系。林業(yè)碳匯是我國(guó)林業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家戰(zhàn)略 的基礎(chǔ)支撐，國(guó)家森林碳匯抵排戰(zhàn)略要求建 設(shè)內(nèi)涵全面、數(shù)據(jù)權(quán)威、模型可靠、參數(shù)合 理、反應(yīng)快速的森林碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)國(guó)家體系 以測(cè)準(zhǔn)算清森林碳匯，科學(xué)闡明設(shè)和保護(hù)對(duì)應(yīng)對(duì)氣候變化作用好國(guó)家氣候變化內(nèi)政外交兩個(gè)中國(guó)生態(tài)建和貢獻(xiàn)，服務(wù)大局。南北極冰蓋海冰測(cè)量極地冰蓋缺少紋理，傳統(tǒng)的立體攝影測(cè)量難以識(shí)別同名點(diǎn)；微波容易穿透冰雪，難以精確測(cè)量高程。主動(dòng)式激光測(cè)量是極地區(qū)域高程變化監(jiān)測(cè)的最好手段?？茖W(xué)認(rèn)知，數(shù)據(jù)為先；善治極地，數(shù)據(jù)為先。激光測(cè)高衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域“第三極地區(qū)”也被稱為亞洲水塔。該地區(qū)的冰川孕育著亞洲幾大河流，成為維系十幾個(gè)國(guó)家15億人生活的重要水源。該地區(qū)的冰川正在快速消融，融水補(bǔ)給湖泊，導(dǎo)致湖泊水位上漲，而目前人類對(duì)該區(qū)域的變化及演變還知之甚少，缺少有效的宏觀觀測(cè)手段和高精度測(cè)量數(shù)據(jù)。世界第三極：高極—青藏高原地區(qū)激光測(cè)高衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域激光測(cè)高衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域大型湖泊水位監(jiān)測(cè)青海湖位于青海省西北部的青海湖盆地內(nèi)，既是中國(guó)最大的內(nèi)陸湖泊，也是中國(guó)最大的咸水湖。激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)激光足印點(diǎn)高精度三維坐標(biāo)激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)

J

2000RStarJ

2000GPS

Lx

(

)sin

cosLy

(

)sin

sin

Dy

dY(

)

cos

XGPS

RITRFRStarBodyITRF

X

Dx

dX

Y

YZ

Z

Lz

Dz

dZ

GPS

J

2000

精密定軌精密定姿大氣改正\幾何檢校潮汐改正幾何檢校唐新明,

李國(guó)元.

衛(wèi)星激光測(cè)高嚴(yán)密幾何模型構(gòu)建及精度初步驗(yàn)證[J].

測(cè)繪學(xué)報(bào),

2016,

45(10):

1182-1191.衛(wèi)星激光測(cè)高是一種在衛(wèi)星平臺(tái)上搭載激光測(cè)高儀，并以一定頻率向地面發(fā)射激光脈沖，通過(guò)測(cè)量激光從衛(wèi)星到地面再返回的時(shí)間差，計(jì)算激光單向傳輸?shù)木_距離，再結(jié)合精確測(cè)量的衛(wèi)星軌道、姿態(tài)以及激光指向角，最終獲得激光足印點(diǎn)三維坐標(biāo)/高程的技術(shù)與方法。GLAS的指標(biāo)隨機(jī)誤差激光器測(cè)距誤差68cm10cm軌道徑向誤差5cm5cm安裝偏心量誤差1cm資源三號(hào)02星系統(tǒng)誤差 引起的測(cè)高誤差/ 68cm/ 5cm/ 1cm1cm安裝偏置角誤差1″/平面約2.5m；高程約4.1cm/姿態(tài)/激光指向角誤差0.6″7.5cm大氣折射大氣參數(shù)測(cè)量誤差精密定姿后，無(wú)控5″最大2.35m，基本可消除最大40cm，平面約14m；高程約23.7cm3o以內(nèi)，平面偏移3cm/o；高程：2cm2cm潮汐影響1cm可消除1cm1cm時(shí)間同步誤差20us /假定坡度為1o的平坦地區(qū)，與姿態(tài)/指向誤差共同作用<1cm<1cm地形起伏4.1cm/″/o5cm/″/o中誤差平面：14.2m高程：0.849m平面：4.5m高程：0.137m激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)紅外探測(cè)器被擊中的探測(cè)器X提出了衛(wèi)星激光測(cè)高儀“兩步法”在軌幾何檢校方法?基于地形匹配的粗檢校?基于地面探測(cè)器的精檢校YZoAB足印影像激光足印點(diǎn)星下點(diǎn)軌跡機(jī)載紅外相機(jī)GLAS紅外發(fā)射器在軌幾何檢校航空影像激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)光行差改正GABCvcG'激光發(fā)射方向和實(shí)際傳輸方向的夾角為v

sinc

5.2角秒GG'

15m激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

1由于受大氣折射的影響，最終的激光回波在地面足印點(diǎn)位置與原始指

向直線傳播的位置會(huì)存在一定偏差。距離測(cè)量值也會(huì)因折射率的變化而產(chǎn)生延遲，最大延遲量可達(dá)2.35m采用NCEP等全球大氣參數(shù)，基于光線跟蹤和數(shù)值積分算法對(duì)大氣延遲誤差進(jìn)行精細(xì)改正，折射影響改正精度可優(yōu)于2cm。0n

0n

1n

k1k

1kPP0n

kd

0d

1大氣折射影響激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)大氣散射影響大氣中的液態(tài)水分子、凝華而成的冰晶粒子以及兩者的混合物，對(duì)衛(wèi)星激光測(cè)高的質(zhì)量有較大影響，這主要是由于激光脈沖受到云多次散射、吸收影響而被拉伸，導(dǎo)致脈沖發(fā)生延時(shí)。主要考慮大氣前向散射。激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)大氣散射改正大氣散射引起的高程偏差基本按指數(shù)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行增加，統(tǒng)計(jì)某試驗(yàn)區(qū)的數(shù)據(jù)，結(jié)果表明：當(dāng)云光學(xué)厚度在0~0.5時(shí)，高程偏差為0~0.6m；當(dāng)云光學(xué)厚度在0.5~1.2時(shí)，高程偏差接近為0.6m；當(dāng)云光學(xué)厚度在1.2~2時(shí)，高程偏差為0.6~2m；當(dāng)云光學(xué)厚度在2~5之間時(shí)，高程偏差為2~18m。

以指數(shù)函數(shù)建模然后進(jìn)行散射

改正，初步結(jié)果表明可以優(yōu)于5cm。后續(xù)要針對(duì)大氣散射影響的識(shí)別與改正做進(jìn)一步精細(xì)化研究。云光學(xué)厚度與高程偏差絕對(duì)值之間的關(guān)系單位：米激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)大氣潮汐海潮固體潮（

地球極移引起）

極潮海潮載荷潮大氣載荷潮大氣海洋地殼地殼地殼1.5cm40cm5cm2.5cm潮汐改正潮汐直接和間接的引起地殼形變，即固體潮、海潮、極潮、大氣載荷潮及海潮載荷潮，其中固體潮引起的測(cè)站點(diǎn)徑向位移較大，最高可達(dá)±40cm。采用相關(guān)潮汐改正模型，如IERS2010潮汐模型，改正誤差可優(yōu)于1.0cm。潮汐改正

海潮主要是海水在月球和太陽(yáng)引潮力的作用下,全球海面產(chǎn)生的周期性漲落運(yùn)動(dòng)，在海洋范圍必須改正。目前主要通過(guò)各類海洋潮汐模型進(jìn)行改正，現(xiàn)有模型包括全球海潮模型FES系列、GOT系列、DTU系列、EOT系列、TPXO系列等，被測(cè)高數(shù)據(jù)廣泛采用的是FES系列和GOT系列。

海洋負(fù)荷潮（海洋潮汐負(fù)荷）是由于海洋潮汐的海水質(zhì)量變化而引起的固體地球形變，在全球范圍內(nèi)都需要改正，但靠近海洋區(qū)域較大，遠(yuǎn)離海洋區(qū)域較小，海洋負(fù)荷潮可以通過(guò)海洋潮汐模型進(jìn)行計(jì)算。

長(zhǎng)周期海洋平衡潮和非平衡潮汐，是由于常用海洋潮汐模型僅主要考慮較大影響的半日、全日或1/4、1/6等較短周期的分潮，而實(shí)際中潮汐還包括很多長(zhǎng)周期的分量，故一般會(huì)采用幾個(gè)較大的主要長(zhǎng)周期分潮來(lái)進(jìn)行改正。

極潮是因地球旋轉(zhuǎn)軸（或極軸）的變化，導(dǎo)致地球離心力位的變化，從而導(dǎo)致地球表面會(huì)受到類似潮汐現(xiàn)象的形變，通過(guò)極移的變化進(jìn)行計(jì)算激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)資源三號(hào)02星/03星激光測(cè)高多光譜

02星試驗(yàn)性相機(jī)

激光測(cè)高儀三線陣立體相機(jī)參數(shù)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)稱值激光脈沖寬度6.5

ns重復(fù)頻率2

Hz功耗45

W質(zhì)量40

kg激光器單脈沖能量175mJ有效口徑210

mm有效作用距離480~520

km激光足印大小>50m軌道高度505.984

km中心波長(zhǎng)1064nm瞬時(shí)發(fā)射視場(chǎng)0.1mrad瞬時(shí)接收視場(chǎng)0.5mrad探測(cè)器帶寬200MHz測(cè)高通道數(shù)量1測(cè)距精度1m（坡度<2度）資源三號(hào)02星激光測(cè)高試驗(yàn)圖1.資源三號(hào)02星激光測(cè)高數(shù)據(jù)分布示意圖1263軌1035軌1051軌圖2.水面區(qū)域資源三號(hào)02星激光測(cè)高數(shù)據(jù)項(xiàng)目組完成了02星激光測(cè)高儀數(shù)據(jù)處理，并開展了在海面、湖面、夜間升軌等多種情況的質(zhì)量分析，積累了一定的國(guó)產(chǎn)激光測(cè)高數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)，也為硬件方在激光測(cè)高儀工作模式、場(chǎng)景，受云影響、水面能否反射等問題提供了一定參考。高分辨率國(guó)土測(cè)繪衛(wèi)星——高分七號(hào)（GF-7），是我國(guó)首顆民用亞米級(jí)高分辨率光學(xué)傳輸型立體測(cè)繪衛(wèi)星。高分七號(hào)衛(wèi)星主要用于我國(guó)1:1萬(wàn)立體測(cè)圖生產(chǎn)及更大比例尺基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品的更新；衛(wèi)星于2019年11月3日成功發(fā)射，衛(wèi)星配置了雙線陣立體測(cè)繪相機(jī)和2波束激光測(cè)高儀。高分七號(hào)衛(wèi)星激光測(cè)高高分七號(hào)衛(wèi)星激光測(cè)高LiDAR數(shù)據(jù)是否完整剔除

是否有效激光發(fā)射波形LPA強(qiáng)度數(shù)據(jù)足印幾何特征參數(shù)回波仿真模型提取激光光斑范圍內(nèi)的LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)否是坐標(biāo)變換原始機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)激光足印位置數(shù)據(jù)激光測(cè)高儀輔助數(shù)據(jù)是否剔除三角網(wǎng)內(nèi)插DSM地形1064nm激光點(diǎn)云強(qiáng)度信息地表反射率精度評(píng)價(jià)實(shí)測(cè)回波波形仿真回波波形計(jì)算仿真回波和實(shí)測(cè)回波的相關(guān)系數(shù)提出了一種精細(xì)化的激光回波模擬方法，綜合考慮激光足印光強(qiáng)影像、實(shí)際發(fā)射波形、地表反射率、大氣參數(shù)（清潔條件、非清潔條件）大氣透過(guò)率等因素，對(duì)激光回波的全波形進(jìn)行精細(xì)化的模擬仿真。激光測(cè)高數(shù)據(jù)模擬仿真高分七號(hào)衛(wèi)星激光測(cè)高激光測(cè)高數(shù)據(jù)質(zhì)量控制基于地表地形因子：地表粗糙度、地表坡度、坡向、高差等對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星激光測(cè)高數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)儀器參數(shù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法研究激光測(cè)高數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)方法研究環(huán)境影響因素的評(píng)價(jià)方法研究波形數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法研究足印影像和光斑質(zhì)量評(píng)價(jià)方法研究地形和大氣因子評(píng)價(jià)方法研究激光測(cè)高數(shù)據(jù)高程精度評(píng)價(jià)方法研究激光測(cè)高數(shù)據(jù)平面精度評(píng)價(jià)方法研究激光測(cè)高數(shù)據(jù)有效性評(píng)價(jià)方法研究對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星激光測(cè)高數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法體系基于儀器因子：溫度、振動(dòng)、能量飽和、指向偏差(激光指向精度)基于足印影像因子：灰度級(jí)分布、清晰度、噪聲、云量、無(wú)效像元比值、質(zhì)心位置變化、扁率、方位角、面積、最大灰度值等；基于大氣因子：AOD值、大氣散射增益等高分七號(hào)衛(wèi)星激光測(cè)高激光測(cè)高數(shù)據(jù)質(zhì)量控制長(zhǎng)時(shí)間序列激光質(zhì)心坐標(biāo)的位置變化監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制高分七號(hào)衛(wèi)星激光測(cè)高激光測(cè)高數(shù)據(jù)質(zhì)量控制對(duì)飽和改正結(jié)果分析，本文算法飽和改正最大值為0.136m，飽和改正最小值為-0.008m，改正后的誤差的絕對(duì)值均值為0.045m，相較于GLAS改正量的誤差均值0.119m有了很大提高，改正后數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定且趨于近似真值，且未發(fā)生改正量過(guò)大的情況，改正后整體精度可達(dá)0.05m。四組數(shù)據(jù)改正前后高程對(duì)比本文飽和改正算法能有效識(shí)別飽和點(diǎn)并進(jìn)行改正，初步驗(yàn)證誤差優(yōu)于0.05m。點(diǎn)號(hào)GLAS改正量/m本文改正量/mGLAS改正后高程與真值差值/m本文改正后高程與真值差值/mA10.4160.1320.219-0.065A20.2750.1260.025-0.083A50.2220.0380.1880.004B70.3010.1230.1810.002B80.3850.1360.2790.03B90.1670.0270.1320.052C40.0270.032-0.07-0.065C50.0930.117-0.072-0.048C60.0130.021-0.023-0.015D90-0.0080.0260.018D100.0120.041-0.153-0.124D110.0070.02-0.056-0.043高分七號(hào)衛(wèi)星激光測(cè)高nu

nu－－a國(guó)產(chǎn)高分七號(hào)衛(wèi)星南極地區(qū)第一軌激光測(cè)高數(shù)據(jù)·喃0 100200

300

400

500600if\軌fuJ激光點(diǎn)

（）點(diǎn)問限：2

.4km

)700800川

·}

0

5

.

.,

.I·咀

’口。鏟窟’110?

：－.怠’.

.J，曠然川

Jγ

來(lái).,?

?，i曠東拍攝時(shí)間：2019年11月21I

I自然資源部國(guó)土衛(wèi)皇遙感岡州巾心

拍攝U－］問：2019年11月21Fl向然資源部國(guó)上衛(wèi)星

在感內(nèi)用中心／

飛 ＇.I:.....,.,....-

··-’

’睡350040000

’.兩／

商銀內(nèi)陸腹地〈E運(yùn)等2500〉1革己主：

羽∞二n,怒斗S:

..帽新型激光測(cè)高衛(wèi)星技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)值陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星

于2017年1月正式立項(xiàng)，

計(jì)劃2020年發(fā)射，主要用

于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯估算、碳匯激

全球高程控制點(diǎn)獲環(huán)保等其他有關(guān)行業(yè)的應(yīng)用等。取、大

氣氣溶膠監(jiān)測(cè)以及

光農(nóng)業(yè)測(cè)、量系統(tǒng)波長(zhǎng)

波束數(shù)

脈沖寬寬

發(fā)射能量

重頻率測(cè)距精度激光發(fā)散角1064nm58ns75mJ35Hz0.3m60urad氣溶膠激光測(cè)量系統(tǒng)波長(zhǎng)

波束數(shù)

脈沖寬度發(fā)射能量重頻率大氣垂直分辨率激光發(fā)散角532nm120ns110mJ20Hz30m110urad新型激光測(cè)高衛(wèi)星產(chǎn)品體系國(guó)產(chǎn)激光測(cè)高衛(wèi)星產(chǎn)品體系構(gòu)建高

分

七號(hào)衛(wèi)星

資

源

三號(hào)

03

星產(chǎn)品分級(jí)體系

質(zhì)量控制體系

標(biāo)

準(zhǔn)

測(cè)高產(chǎn)品

激

光

測(cè)高

載

荷應(yīng)

用

系統(tǒng)

處

理軟件

衛(wèi)

星

姿

軌

、

全

波

形

、

足

印影像

、

潮

汐

、

大氣相

關(guān)

處理

廣

義

高程控制

點(diǎn)湖

泊

水位高程

測(cè)

量產(chǎn)品

植被

高度 測(cè)

量產(chǎn)品

海

冰

厚度測(cè)

量

產(chǎn)品

冰

蓋

高程測(cè)

量

產(chǎn)品

云高測(cè)量

產(chǎn)品海浪

高測(cè)

量

產(chǎn)品

格

網(wǎng)

級(jí)陸地地

形

產(chǎn)品

格

網(wǎng)

級(jí)植被高產(chǎn)

品格

網(wǎng)

級(jí)海冰厚

度

產(chǎn)品

格

網(wǎng)

級(jí)冰蓋高產(chǎn)

品海

風(fēng)

風(fēng)速反

演

產(chǎn)品

原

始

數(shù)據(jù)

波

形

能量

校

正產(chǎn)品

傳

感

器

校

正

產(chǎn)品

（

基

礎(chǔ)

測(cè)

高

)格

網(wǎng)

級(jí)專

題

要素高

程

測(cè)量

產(chǎn)

品標(biāo)

準(zhǔn)

測(cè)高

產(chǎn)品足

印

級(jí)專

題

要素高

程

測(cè)量

產(chǎn)

品高

程

變化

監(jiān)

測(cè)產(chǎn)品足

印

影像質(zhì)

量

控制

光

斑

質(zhì)量控制

大

氣

質(zhì)量

控制

波

形

質(zhì)量

控制

陸

地

生

態(tài)

系

統(tǒng)碳

監(jiān)

測(cè)衛(wèi)星

新型激光測(cè)高衛(wèi)星產(chǎn)品體系無(wú)國(guó)產(chǎn)激光測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品體系構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)測(cè)高產(chǎn)品云霧量云高測(cè)量產(chǎn)品

有 大氣光學(xué)厚度反演產(chǎn)品陸地冰蓋海洋植被海冰湖泊廣義高程控制點(diǎn)產(chǎn)品地物類型判別足印級(jí)陸地地形測(cè)繪產(chǎn)品足印級(jí)極地冰蓋高程測(cè)量產(chǎn)品足印級(jí)海冰厚度測(cè)量產(chǎn)品足印級(jí)湖泊水位測(cè)量產(chǎn)品足印級(jí)植被高度測(cè)量產(chǎn)品足印級(jí)海面高度測(cè)量產(chǎn)品格網(wǎng)級(jí)陸地地形測(cè)繪產(chǎn)品格網(wǎng)級(jí)極地冰蓋高程測(cè)量產(chǎn)品格網(wǎng)級(jí)海冰厚度測(cè)量產(chǎn)品格網(wǎng)級(jí)湖泊水位測(cè)量產(chǎn)品格網(wǎng)級(jí)植被高度測(cè)量產(chǎn)品陸地高程變化監(jiān)測(cè)產(chǎn)品極地冰蓋高程變化監(jiān)測(cè)產(chǎn)品海冰厚度變化監(jiān)測(cè)產(chǎn)品湖泊水位變化監(jiān)測(cè)產(chǎn)品植被高度變化監(jiān)測(cè)產(chǎn)品海洋風(fēng)速反演產(chǎn)品植被生物量反演產(chǎn)品建筑物高度產(chǎn)品新型激光測(cè)高衛(wèi)星技術(shù)多波束全波形激光測(cè)高項(xiàng)目 參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)高重頻、短脈寬、微脈沖、多波束、小足印多波束單光子激光測(cè)高衛(wèi)星新型激光測(cè)高衛(wèi)星技術(shù)發(fā)射時(shí)間2018年9月激光重頻10kHz周期91天脈沖能量250-900mJ可調(diào)預(yù)計(jì)壽命5年脈沖寬度1ns軌道類型近極地重復(fù)軌道軌道高度600km激光波長(zhǎng)532nm軌道傾角940光斑直徑光斑間隔13.5m0.7m高程精度設(shè)計(jì)質(zhì)量10cm<10kg新型激光測(cè)高衛(wèi)星技術(shù)5000520054005600沿軌距離(m)580060006200100012001400160018002000220024002600高程(m)噪聲點(diǎn)

潛在信號(hào)點(diǎn)5000520054005800600062005600沿軌距離(m)1400145015001550160016501700高程(m)數(shù)據(jù)點(diǎn)5200540056005800600012001900elevation(m)noisesecond

f

ine

denoising

signal12001900elevation(m)second

f

ine

denoising

signal500052005400 5600580060006200148014901500elevation(m)152015201510153015401550along-track

distance(m)noisesecondfinedenoising

signal500052005400 5600580060006200149015001510153015401550along-track

distance(m)elevation(m)secondfinedenoising

signal180018001700170016001600150015001400140013001300新型激光測(cè)高衛(wèi)星技術(shù)強(qiáng)波束信號(hào)占比是弱波束3倍左右；

設(shè)定500m距離門，ATL03的信號(hào)占比約為20%；1m誤差范圍的點(diǎn)，優(yōu)于0.3m的點(diǎn)占比約為35%；優(yōu)于0.2m的點(diǎn)占比約為20%；高程誤差（m）強(qiáng)波束點(diǎn)數(shù)弱波束點(diǎn)數(shù)強(qiáng)波束占比弱波束占比dh<1698611739015.646%5.245%1<dh<534212124157.662%3.744%5<

dh<101638889253.67%2.692%10<dh<2020230150534.531%4.54%20<dh<50454083922410.169%11.829%50<dh<100668155977214.964%18.026%100<dh<200743926914116.660%20.852%200<dh<50011921210965926.698%33.072%參數(shù)

工作模式工作波長(zhǎng)軌道與工作環(huán)境點(diǎn)像元數(shù)量

測(cè)繪帶寬

系統(tǒng)口徑0總體方案指標(biāo)

基于載荷平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的多元并行推掃模式；

532nm與1064nm雙波長(zhǎng)500km軌道，全天時(shí)工作

陸地：>21@1064nm、海洋1~3元雙波長(zhǎng)（1064nm+532nm）

不低于10km，具備垂軌方向1.5度側(cè)擺能力和全球覆蓋能力

1m陸地：2.5m@500km,1波束，20Hz,1:2000/1:5000高精度控制25m@500km,>20波束，70Hz,林業(yè)樹高和生物量；海洋：50m@500km,50Hz,海洋剖面高程測(cè)量、淺海地形測(cè)量?jī)?yōu)于2m

陸地：2.5m光斑優(yōu)于.2m，25m光斑優(yōu)于1.0m；海洋：優(yōu)于0.優(yōu)于0.15m優(yōu)于10m姿態(tài)優(yōu)于0.5”,定軌優(yōu)于3cm

具備分辯率不低于0.5m的2.5m激光光斑內(nèi)地物成像能力足印尺寸及重頻率；；平面定位精度高程測(cè)量精度測(cè)距精度

海洋探測(cè)深度測(cè)姿定軌精度足印影像5m新型激光測(cè)高衛(wèi)星技術(shù)陸海激光測(cè)高衛(wèi)星陸海激光測(cè)高衛(wèi)星滿足國(guó)家“一帶一路”建設(shè)及全球地理信息資源開發(fā)對(duì)1:5000甚至1:2000測(cè)圖的高精度控制點(diǎn)應(yīng)用需求；滿足應(yīng)對(duì)全球氣候變化對(duì)林業(yè)樹高以及三極冰蓋高程變化監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自主化，掌握國(guó)際話語(yǔ)權(quán)；滿足“海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)”對(duì)淺海地形及海洋剖面測(cè)量的海洋科學(xué)研究應(yīng)用需求。最終實(shí)現(xiàn)我國(guó)自然資源衛(wèi)星高程精度的整體提升，為建立高精度統(tǒng)一的陸海高程基準(zhǔn)提供重要支撐。新型激光測(cè)高衛(wèi)星技術(shù)分步走戰(zhàn)略一、少波束的線性體制高程測(cè)量衛(wèi)星高分七號(hào)、陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星二、多波束的線性或單光子體制高程測(cè)量衛(wèi)星；類似GEDI或ICESat-2；–

陸海激光測(cè)高衛(wèi)星

（>3+20+1模式，5-10年左右）三、幾百波束的激光三維地形測(cè)量衛(wèi)星至少500波束的陣列狀三維地形測(cè)量衛(wèi)星（15-30年）新型激光測(cè)高衛(wèi)星技術(shù)存在的問題及解決途徑距離門寬度動(dòng)態(tài)適應(yīng)調(diào)整技術(shù)距離門寬度與探測(cè)概率、探測(cè)精度、數(shù)據(jù)量大小密切相關(guān)，合理有效地控制距離門寬度，特別是實(shí)現(xiàn)根據(jù)地形起伏、地物類別等自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整距離門寬度