全波形机载激光雷达绝对辐射定标与不确定性分析

为揭示全波形激光雷达回波在森林等植被区域多回波信号的特征和对目标识别分类的影响,以激光雷达方程为模型基础,利用朗伯体目标为地面参考,提出了将激光雷达波形参数标定为后向散射截面、后向散射系数和漫反射率等物理量的方法,实现了机载小光斑全波形机载激光雷达数据绝对辐射定标。对两个不同实验区的LMS-Q680i数据标定结果表明,漫反射率与参考反射率相对误差总体分别小于10%和5.5%,误差标准差分别为0.044和0.077,有效消除了条带间差异。推导了多回波的激光雷达方程组,比较了相同系统在不同观测条件下的定标常数变化,重点分析了全波形激光雷达在穿透性目标上的多回波现象造成的能量衰减,及其对辐射定标结果的影响,证明了多回波现象是造成多回波信号减弱的主要原因。该现象是当前技术体制下激光雷达观测过程本身存在的缺陷,对基于激光雷达辐射信息的目标识别分类带来了一定的挑战,也是多光谱、高光谱激光雷达辐射信号定标必须解决的问题。     

机载激光测深水深点空间位置的计算方法

介绍计算机载激光测深采样点空间位置的一种方法,其中要求建立必要的坐标系,并进行一系列坐标变换。设计计算扫描仪中心位置的两种方案。给出机载激光测深水深点在WGS-84坐标系下的计算公式。     

LiDAR数据与航空影像结合的建筑物重建

探讨了结合航空影像的LiDAR数据简单建筑物重建算法,以建筑物边界、屋顶面片的自动提取及面片邻域关系的建立,重建了简单直角建筑物模型,并利用航空影像进行了精确定位。     

汶川地震房屋倒塌的遥感监测与分析

地震灾害中房屋倒塌受害程度表征了地震作用下地面运动的强度大小以及地震灾害造成的人员经济损失状况。2008-05-12汶川大地震震级高达八级,最大烈度接近极限达11(Ⅺ)度,波及区域范围广,造成大面积房屋倒塌。利用航空高分辨率光学遥感图像,基于房屋倒塌的图像目视判读及插值方法获取了大面积受灾区房屋倒塌灾情信息,结合灾区地震烈度和地震地表破裂带相关数据对房屋倒塌受害程度的空间变化特征进行了分析与评价。判明在汶川地震灾区房屋普遍受害,其中以汶川县房屋倒塌受害最重,其次是绵竹市、什邡市、彭州市。房倒率与地震烈度成线性对应关系,房屋倒塌严重区沿龙门山断裂呈西南-东北向分布。     

加入地物倾角分析的LiDAR回波强度校正

LiDAR回波强度数据的校正处理可以提升其在地物分类识别方面的利用价值。本文研究发现倾斜地物(如三角形、拱形房顶等)的自身倾角会改变激光反射角进而影响回波强度,而现有归一化校正模型缺乏对地物倾角的计算分析。随后结合LiDAR数据的采集方式和特点,以及倾斜地物的结构特征,提出了一种加入地物倾角计算的改进型归一化校正算法。首先,对激光点的回波强度值进行基于传输距离值的初步校正;然后,以平面距离值、高程、回波强度值差异为参考,判定激光点是否属于同一倾斜地物,若满足条件,则计算出激光点的趋势角,并依据制定的判定规则确定趋势角的正负;最后,将趋势角计算结果与扫描角数值结合计算出对应的反射角,并重新对回波强度值进行计算校正。实验表明,蓝铁皮材质的三角形、拱形房顶的回波强度值范围和均方差缩小,且采集的8种地物样本的回波强度均值的差异性与激光反射率测量结果基本一致,说明该算法能够有效识别具有一定面积且材质均一的倾斜人工地物并计算修正其自身倾角对回波强度带来的影响,从而进一步提高基于回波强度值的地物可分性。     

基于BP神经网络的固定翼航空电磁线圈姿态校正

固定翼航空电磁系统在测量过程中受风向、飞机飞行颠簸等影响,线圈姿态会发生变化,使接收到的电磁响应产生偏差。本文基于法拉第电磁感应定律,利用线圈坐标系和系统坐标系之间的转换关系,推导了线圈姿态变化时的电磁响应计算公式,得出电磁响应由线圈姿态变化过程中切割地磁场所产生的动态响应以及线圈处于倾斜状态下所感生的静态响应组成。并研究了基于BP神经网络的线圈姿态校正算法,首先利用地磁场和线圈姿态角度计算去除动态响应,然后构建BP神经网络模型,用该网络得出静态响应系数,实现静态响应校正。仿真结果表明,经过校正后的电磁响应数据质量得到很大改善。     

Phase Two of the Integrative Monsoon Frontal Rainfall Experiment (IMFRE-II) over the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River in 2020

Phase Two of the Integrative Monsoon Frontal Rainfall Experiment(IMFRE-II)was conducted over the middle and lower reaches of the Yangtze River during the period 16 June to 19 July 2020.This paper provides a brief overview of the IMFRE-II field campaign,including the multiple ground-based remote sensors,aircraft probes,and their corresponding measurements during the 2020 mei-yu period,as well as how to use these numerous datasets to answer scientific questions.The highlights of IMFRE-II are:(1)to the best of our knowledge,IMFRE-II is the first field campaign in China to use ground-based,airborne,and spaceborne platforms to conduct comprehensive observations over the middle and lower reaches of the Yangtze River;and(2)seven aircraft flights were successfully carried out,and the spectra of ice particles,cloud droplets,and raindrops at different altitudes were obtained.These in-situ measurements will provide a“cloud truth”to validate the ground-based and satellite-retrieved cloud and precipitation properties and quantitatively estimate their retrieval uncertainties.They are also crucial for the development of a warm(and/or cold)rain conceptual model in order to better understand the cloud-to-rain conversion and accretion processes in mei-yu precipitation events.Through an integrative analysis of ground-based,aircraft,and satellite observations and model simulations,we can significantly improve our cloud and precipitation retrieval algorithms,investigate the microphysical properties of cloud and precipitation,understand in-depth the formation and dissipation mechanisms of mei-yu frontal systems,and improve cloud microphysics parameterization schemes and model simulations.     

基于机载LiDAR测深水体波形的漫衰减系数提取方法

漫衰减系数是一个重要的海洋光学参数,能够为水体环境变化、水质分析以及水产养殖等方面提供基础性数据.针对目前船载实地测量效率与分辨率低、卫星遥感反演精度与分辨率较低的局限性,本文提出一种基于机载LiDAR测深水体波形的漫衰减系数提取方法.该方法首先通过分层异构模型的机载LiDAR波形分解算法得到水体散射回波,利用激光在水...     

不同坐标系下航空重力扰动估算比较分析

针对捷联式GNSS/INS组合航空重力测量系统,比较在当地水平坐标系和惯性坐标系下重力扰动的估算方法及精度。结果表明,惯性坐标系下基于加速度更新的卡尔曼滤波方法比当地水平坐标系下基于位置、速度更新的卡尔曼滤波方法模型简捷且重力扰动的估算精度相当,在半波长分辨率为7.5 km时,6条重复测线重力扰动差值的标准差平均分别为1.21 mGal和1.27 mGal;对于相同测线,两种方法计算得到的重力扰动差值的标准差平均为0.65 mGal;两种方法求得的重力扰动中都存在明显的系统误差,将其按时间进行线性补偿后明显减小,测线间的最大差值分别由8.20 mGal、8.19 mGal减小到2.70 mGal、2.54 mGal,平均内符合精度分别从1.21 mGal、1.27 mGal提高到1.06 mGal和1.10 mGal。     

基于广义高斯模型的机载测深LiDAR波形拟合算法

针对传统LiDAR测深波形拟合算法受噪声干扰严重、对微弱回波信号及复杂波形拟合不准确的问题,提出一种基于广义高斯模型的波形拟合算法。首先通过计算滤波前后尾段波形的差异估计波形的噪声;然后利用广义高斯模型提取海面与海底反射信号分量,并对剩余信号进行迭代拟合;最后利用LM算法对参数进行优化,并对优化后的参数进行约束,避免冗余分量。采用南海实测数据进行验证,该算法拟合微弱回波及复杂波形能力强,不论在浅水(回波发生叠加)还是深水,其拟合精度均优于传统算法,具有良好的鲁棒性。