对地观测高光谱激光雷达发展及展望

对目标空间三维—光谱信息的高分辨一体化获取与应用,是对地观测技术发展的前沿科学问题。结合高光谱成像与激光雷达测距的技术优势,对地观测多光谱/高光谱激光雷达遥感技术手段应运而生,并成为遥感技术未来发展的重要方向。本文分3个阶段详细回顾了对地观测高光谱激光雷达系统的发展历程,并针对其独有数据类型阐述了数据处理研究方面的探索研究。最后,重点分析了高光谱激光雷达在测绘领域、农林业领域的重大应用潜力,展望了未来对地观测高光谱激光雷达发展面临的机遇和挑战。     

新型对地观测多光谱激光雷达及其控制实现

提出新型对地观测多光谱激光雷达,采用556nm、660nm、705nm和785nm共4个波长,进行不同波长同时收发及扫描、测距设计,通过对扫描、测距及多光谱数据采集等操作的有效控制,实现了地物三维空间数据和多光谱数据的同步获取,并且通过地面实验对多光谱激光雷达的性能进行了展示,验证了系统设计及控制实现的可行性及优势。     

利用等边长正交格网进行层次聚合聚类

层次聚合聚类的典型算法可以体现研究数据的多尺度特征,但是典型算法的时空复杂度太高。通过将数据所在空间划分成等边长正交格网,结合3点间距离的传递性排除冗余计算,并将其推广到N维空间。设计了一种与典型算法遵循相同的单链规则,可即时计算类间距离且无需计算距离矩阵的算法,在获得与典型算法相同的多尺度聚类序列的同时,所需内存远小于典型算法。实验结果表明,该算法无需人工干预且不使用距离矩阵,能大幅降低层次聚合聚类的运行时间,但是效率优势随空间维数增长逐渐降低。     

全波形激光雷达的波形优化分解算法

随着数据存储能力和处理速度的提高,三维激光扫描系统逐渐具备全波形采集和分析技术。为了从全波形数据中获得脉冲时间、幅度、脉宽以及多回波分布等综合信息,波形分解成为了全波形激光雷达数据处理的关键技术之一。针对LM算法在一定程度上依赖初值,而传统激光雷达数据处理容易遗漏部分重叠的返回波,本文提出了一种改进回波分量初值设定的算法来获取回波脉冲的位置、宽度和强度。针对一套自主研发的全波形记录激光雷达演示系统进行了波形分解试验,定性和定量分析结果验证了该方法的有效性、可靠性和准确性。