激光测高卫星ICESat-2监测太湖水位精度评价

针对ICESat-2卫星激光测高数据监测陆地湖泊水位精度问题,该文以太湖为例结合水位站实测数据评价ICESat-2/ATL13湖泊水位测高精度.根据湖泊矢量边界提取湖泊激光足印点;采用中位数绝对偏差方法剔除沿轨湖泊高程异常值,得到沿轨有效激光高程点并求其均值作为沿轨湖泊水位值;基于ATL13数据分析太湖水位变化.实验结果表明:ATL13湖泊水位相对测高精度优于3 cm,绝对测高精度优于6 cm;ATL13测高水位与太湖实测水位月变化趋势基本一致,两者相关性较高,相关系数达0.96以上.     

基于激光测高数据的丹江口水库水位变化监测

针对多源星载激光测高数据监测湖泊水位变化问题,该文选取2003—2009年ICESat/GLAH14全球地表高程数据、2018年10月—2019年8月的ICESat-2/ATL13全球内陆水体高程数据,提取丹江口水库多期水位变化数据,最后利用水位站实测水位对其准确度进行了验证,并分析了丹江口水库年度水位变化规律。结果表明,丹江口水库水位呈现明显的季节性变化,每年11月达到较高水位,3月降至较低水位;由ICESat/GLAH14数据估算水库水位的精度为16 cm,ICESat-2/ATL13数据集估算水库水位的精度达到10 cm。因此,ICESat-2/ATL13数据用于内陆水体水位变化监测具有很高的可行性。     

主被动光学卫星遥感数据融合浅海水深测量

针对双介质立体摄影测量中水面高程不确定性带来的测深误差,本文提出了主被动光学卫星遥感数据融合浅海水深测量的技术路线,探讨了主动ICESat-2激光测高数据与被动WorldView-3立体像对数据融合的测深模型。首先通过ICESat-2激光测高数据提取海面高程作为WorldView-3立体像对数据水面高程纠正的起算位置,然后利用区域网平差的二次多项式加入适当的水深改正量。在我国南海岛礁开展了主被动光学卫星遥感数据融合进行浅海水深测量试验。结果表明,主被动融合测深模型的均方根误差(RMSE)小于0.70 m,实现了高精度、无实测控制点的浅海水深测量。     

利用机载点云检核ICESat-2/ATLAS激光测高数据精度

美国第2代激光测高卫星ICESat-2已经公开发布数据,能够提供剖面状密集点云,但其平面/高程精度还未得到充分验证。全球开源DEM或卫星光学立体影像生成的DEM精度远低于星载激光测高数据,无法实现激光精度检核。本文使用机载激光雷达/光学立体影像数据开展ICESat-2卫星ATLAS精度验证,通过单光子点云去噪、剖面地形恢复和数据内插等手段,对国内舟山、上海和汉中等不同地形条件下的星载光子计数激光雷达数据进行对比分析。实验结果表明, 6组ATLAS点云高程的均方根误差分别为0.43、0.65、0.72、0.53、0.45和0.77 m,平均值达到0.59 m,具备较好的高程精度。     

星载激光测高结合遥感影像的青海湖变化监测

为了准确反映全球气候的不断变化给湖泊湿地生态系统带来长时间水位、面积和蓄水量变化,针对星载激光测高数据筛选条件不足引起湖泊水位不准确的问题,提出了基于IQR湖陆分界多准则约束的激光点筛选方法。以青海湖为研究对象,利用ICESat/GLAS激光测高数据和30 m分辨率的Landsat遥感影像数据,研究分析青海湖2003到2009年间的湖泊水位、面积和蓄水量变化。结果表明:青海湖的年均水位、面积和蓄水量分别以0.096 m/a、12.915 km~2/a和0.088 km~3/a在升高,其中水位年均变化率相对误差仅为4.95%;2009年和2003年相比,湖泊水位增加了0.437 m,面积增加了74.128 km~2,相应的蓄水量增加了2.81 km~3,并与水位站实测结果基本一致。该方法有效实现了粗差探测识别问题,避免了粗差对高程序列的影响,对后续国产激光卫星在湖泊中的应用具有参考价值。     

卫星测高技术在鄱阳湖水面高获取中的应用

卫星测高作为空间大地测量的前沿发展技术,可以精确获取海平面高、湖泊水面高和平坦地高程。以ICESat激光卫星测高为例,提出利用ICESat卫星测高技术获取鄱阳湖水面高的数据处理方法和技术路线,首次采用EGM 2008模型和江西省二等水准拟合模型相结合的数据处理方法,将卫星测高获取成果转换至1985国家高程基准,与水文站实测水位数据相统一,提高了卫星测高的精度,并通过与其他方法获取的水面高数据进行比对,证明该方法的正确性和技术路线的可靠性,为鄱阳湖水面高获取提供了精确的检核数据和多源数据。     

卫星测高在陆地湖泊水位变化监测中的应用

本文以呼伦湖为例,利用TOPEX/Poseidon测高卫星(1993～2002年)的GDR和WDR数据以及Jason-1(2002～2005年)的GDR数据对湖泊水位变化进行研究,得到湖泊水位异常的变化趋势。通过利用小波分析的方法对卫星测高获得的湖水位异常时间序列分析,得出了呼伦湖的水位年际变化周期,证明了利用卫星测高进行卫星测高监测湖泊水位变化的可行性。     

基于多源遥感的呼伦湖动态监测

利用2005-2015年MODIS 8 d合成数据和Jason-1、Jason-2卫星测高数据,对呼伦湖水域面积以及水位变化进行动态监测,并以降水量和蒸发量为指标进行了驱动力分析。结果表明:①2005-2009年水域面积和水位均呈持续减少趋势,湖面萎缩了2.24万hm~2,水位下降了1.37 m;2009-2012年水域面积和水位变化幅度均不大;2012-2015年水域面积和水位大幅增加,2013年达到最大值分别为28.62万hm~2和544.55 m,因此利用卫星测高数据研究呼伦湖水位变化是可行的。②蒸发量是影响呼伦湖水域面积和水位变化的主要因素,降水量为次要因素。     

南极冰盖DEM机载测高验证与分析——以西南极Thwaites冰川为例

利用冰桥计划(IceBridge)在西南极Thwaites冰川的机载激光测高数据,对ICESat卫星测高数据和目前国际常用的4种南极DEM,包括Bamber 1km DEM、ICESat DEM、RAMPv2DEM和JLB97DEM的精度进行了验证和分析。结果表明,ICESat卫星测高数据和ICESat DEM有着较高的高程可靠性,其与冰桥计划机载测高数据的平均高程差小于5m,标准差小于15m。Bamber 1km DEM高程可靠性相比ICESat卫星测高数据和ICESat DEM低一些。JLB97DEM、RAMPv2DEM与冰桥计划机载测高数据之间的标准差超过30m,尤其在坡度较大的区域,高程可靠性低。     

利用卫星测高监测高邮湖水位变化

以高邮湖为例,利用Jason-1测高卫星6年(2003—2009年)和Jason-2测高卫星3年(2009—2012年)的GDR数据,经过数据编辑和地球物理改正,通过分析高邮湖水位变化的时间序列,得出高邮湖水位的下降趋势;通过分析水位变化的周期,得出高邮湖水位变化的周期为1.5年。结果表明利用卫星测高对内陆湖泊水位变化进行监测具有一定的可行性。     

资源三号02星激光测高精度分析与验证

资源三号02星搭载了我国首台对地观测的卫星激光测高试验性载荷,对该载荷的精度进行了理论分析,并采用多个区域进行了实际精度验证,同时对其在航天测绘中的应用进行了试验。资源三号02星激光测高仪在平坦地区(坡度≤2°)的理论高程精度为0.85m、平面精度14.2m。试验表明,资源三号02星激光测高仪获得的有效测高数据约占23.89%,检校场区域其高程精度为0.89m,平面精度为14.76m;华北地区高精度DSM地形数据验证其高程精度为1.09m,内陆渤海海面上的激光高程精度为0.47m。将激光足印点作为高程控制点时,在陕西渭南试验区能将资源三号02星立体影像无地面控制的高程精度从11.54m提高到1.90m。虽然资源三号02星激光测高仪为试验性载荷,但试验结果证实国产卫星激光测高数据能有效提高立体影像无地面控制的高程精度,在全球测图工程中具有推广应用价值,建议后续立体测图卫星搭载业务化应用的激光测高仪。     

基于卫星测高的湖泊水位监测及预测方法研究

以洪泽湖为例,研究多代测高卫星不同版本测高资料的数据编辑、地球物理改正、波形重定方法;利用误差改正后的数据计算洪泽湖2010年1月至2018年12月的年度、季度与月度水位异常时间序列,分析得到洪泽湖水位的变化规律及水位异常时间;利用BP神经网络模型结合气温、降水、卫星测高数据,预测洪泽湖2019年部分月份的水位,并与测高所得水位进行比较.研究结果表明,利用卫星测高对内陆湖泊水位变化进行监测具有一定的可行性,利用神经网络模型对内陆湖泊水位进行预测具有一定的准确性.     

利用卫星测高数据监测巢湖水位变化

针对传统的通过水位站点连续观测获取水位信息的方式需要耗费人力、物力和财力的问题,该文提出利用Cryosat-2测高数据对内陆湖泊湖面高变化进行监测,并研究了巢湖水位变化与气候的关系,得出巢湖湖面高季节性变化的规律;同时,与地面水位站实测水位数据进行比较,发现二者存在显著的线性相关性。结果表明,利用Cryosat-2测高数据对内陆湖泊湖面高变化进行监测具有一定的可行性。     

水位变化的Sentinel-3B测高数据提取方法研究

针对利用测高数据研究内陆河流的水位变化以及近岸污染波形的处理问题,该文选用2018年11月—2021年3月长江干流宜昌和监利段Sentinel-3B卫星的level-2级陆地产品,并分别使用重心偏移(OCOG)、海洋(OCEAN)、冰-1(ICE1)和多波峰持续(MWaPP) 4种重跟踪算法改正后,提取了实验区的水位变化序列,同时利用水文站的同期实测水位进行验证分析;再结合实验区近岸采样点数据对4种重跟踪算法的精度进行对比分析。结果显示,利用Sentinel-3B测高数据提取的长江中游段水位变化序列基本可以反映水文站实测水位的变化且变化趋势大致相同;对受到陆地污染的原始波形,多波峰持续算法较其他3种算法具有更高的精度和稳定性。     

资源三号02星激光测高数据质量分析

近几年来,中国的对地观测卫星激光测高技术发展较快,资源三号02星上搭载了国内首台对地观测的卫星激光测高试验载荷,在后续的高分七号、陆地生态系统碳监测卫星上均装备业务化应用的激光测高仪,开展国产对地观测卫星激光测高数据质量分析研究非常必要,能有效填补国内空白并推动相关技术发展。本文对资源三号02星载荷的激光测高数据进行了严密几何处理,重点从夜间观测、卫星小角度侧摆、海面区域等不同条件下的数据质量进行了分析,对数据的平均可用率进行了统计分析。试验表明,资源三号02星激光测高仪能获得约30%有效测高数据,在夜间数据有效利用率略有提高,在大型水面也能获得有效数据,经后处理后在平坦地区验证的绝对高程精度优于1.0 m,部分点高程精度优于0.5 m,硬件本身的测距精度和卫星姿态测量误差是主要的误差源。相关结论对于后续国产卫星激光测高载荷的研制以及数据后处理和应用具有参考价值。     

联合CryoSat-2测高数据和地面高程数据建立东南极拉斯曼丘陵地区DEM

拉斯曼丘陵地区位于东南极伊丽莎白公主地,中国南极中山站位于拉斯曼丘陵的东部,是中国南极科学考察的重要地区。数字高程模型（DEM）是南极冰盖变化研究的基础,卫星测高数据是南极地区构建DEM的主要数据来源。CryoSat-2是新一代用于极地冰盖和海冰监测的测高卫星,联合2013年和2014年南极冬季的CryoSat-2测高数据以及中国、澳大利亚、印度三个国家现场测量的60余个地面高程数据,利用克里金插值方法建立了拉斯曼丘陵地区200 m分辨率的DEM（简称LA-DEM）。利用未参与插值的地面高程数据对新建立的LA-DEM进行了验证,并与Bamber 1km DEM、ICESat DEM、RAMPv2 DEM以及BEDMAP 2等四种国际上常用的南极DEM进行比较,结果表明LA-DEM的高程精度约为19.7 m,优于其他4种南极DEM。     

ICESat-2植被冠层高度和地表高程数据产品用于森林高度提取的效果评价

由美国宇航局(NASA)研制的新一代冰、云和陆地高程卫星(ICESat-2)于2018-09-15发射成功,其搭载的先进地形激光测高系统(ATLAS)采用微脉冲多波束光子计数激光雷达技术,可用于全球高程线采样数据的获取.目前公开发布了9种数据产品,其中包括植被冠层高度和地表高程数据产品(ATL08),为全球森林结构参数...     

ICESat-2与多源光学影像的潮滩地形反演方法

针对潮滩地形监测存在的操作难度大、价格高、精度低等问题,本文基于ICESat-2卫星激光点云剖面数据,提出了结合多源光学影像的潮滩地形反演方法。以中国黄海辐射沙脊群的两大沙洲系统——条子泥与高泥为研究对象,利用低通滤波降噪技术提取地形高度值,并与潮汐水位数据相结合赋值,实现了从二维到三维的转换,提高了目前主流的水边线潮位赋值法的反演精度。该模型展现了更多滩面地形起伏变化的细节,高度差异明显,可以观测到清晰的潮沟地形。对比实测数据,相关系数为0.89,均方根误差为0.34 m。研究结果验证了ICESat-2数据对于潮滩地形反演的重要作用,为构建人类活动影响下的潮滩演化理论奠定了数据基础。     

高分七号卫星立体影像与激光测高数据联合区域网平差

提高稀少甚至无地面控制点的区域网平差精度,是实现境外和外业测控困难区域高精度测图的核心问题之一,也是主要的技术难点。为了充分利用高分七号激光测高数据与立体影像同步获取、相对精度较高、高程精度极高的特点,充分发挥足印影像作用,提出了一种激光测高数据辅助的高分七号卫星立体影像区域网平差方法。通过足印影像实现了激光高程控制点在立体影像上的自动量测,利用其极高的高程精度对区域网立体影像进行高程控制,经过联合区域网平差实现区域网影像高程精度提升。通过覆盖不同地形类型的山东测区激光测高数据与立体影像联合平差实验表明,仅使用激光测高数据作为高程控制,实验区高程中误差可由原始7.97 m提高到0.79 m,高程最大误差优于1.5 m,高程精度改善明显。     

ICESAT卫星确定南极冰盖高程模型研究

研究了星载激光测高的理论和技术,利用ICESAT测高数据确定了南极冰盖高程模型.将ICESAT测高数据与南极实测GPS数据进行比较,结果显示ICESAT数据能够很好地确定南极冰盖高程模型.