掃一掃
關注中圖網
官方微博
本類五星書更多>
-
>
宇宙、量子和人類心靈
-
>
氣候文明史
-
>
南極100天
-
>
考研數學專題練1200題
-
>
希格斯:“上帝粒子”的發明與發現
-
>
神農架疊層石:10多億年前遠古海洋微生物建造的大堡礁
-
>
聲音簡史
激光測高衛星數據處理關鍵技術及應用 版權信息
- ISBN：9787030749055
- 條形碼：9787030749055 ; 978-7-03-074905-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
激光測高衛星數據處理關鍵技術及應用 內容簡介
本書內容以激光測高衛星數據的幾何處理技術為主，介紹國內外激光測高衛星數據產品的分級體系，分析激光測高衛星鏈路中影響幾何定位精度的主要誤差源，闡述激光測高衛星數據幾何處理的關鍵技術與方法，旨在使讀者能在較短的時間內掌握激光測高衛星數據幾何處理的基本理論、方法及應用。
激光測高衛星數據處理關鍵技術及應用 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 激光測高技術 1
1.2 激光對地測高衛* 2
1.2.1 ICESat 3
1.2.2 ICESat-2 5
1.2.3 資源三號02/03星 6
1.2.4 高分七號衛* 7
1.3 激光測高產品 9
第2章 激光對地測高產品分級體系 13
2.1 線性體制激光測高產品分級 13
2.1.1 0級數據 14
2.1.2 激光測高初級數據產品 14
2.1.3 激光測高基礎產品 14
2.1.4 激光測高標準產品 15
2.1.5 激光測高專題產品 15
2.2 光子計數星載激光測高產品分級 16
2.2.1 0級數據 17
2.2.2 光子點云定位初級產品 17
2.2.3 激光點云基礎定位產品 17
2.2.4 激光點云標準測高產品 18
2.2.5 激光點云專題產品 18
第3章 激光測高數據處理關鍵技術 19
3.1 激光測高誤差分析 19
3.1.1 衛*測量設備誤差 21
3.1.2 系統外部環境誤差 25
3.2 激光測距數據處理 28
3.2.1 線性體制激光雷達波形數據處理 28
3.2.2 光子計數激光雷達測距數據處理 34
3.3 激光測高數據幾何定位 39
3.3.1 激光足印定位模型 39
3.3.2 激光幾何定標模型40
3.4 激光雷達與足印相機聯合定位 49
3.4.1 激光雷達與足印相機定位模型 49
3.4.2 激光光軸指向確定 51
3.4.3 定標與誤差補償 52
3.4.4 激光足印幾何定位 53
3.5 激光測距大氣延遲改正 53
3.5.1 大氣延遲改正模型 54
3.5.2 天頂延遲 54
3.5.3 映射函數 55
3.6 全球潮汐改正模型 56
3.6.1 固體潮改正模型 56
3.6.2 全球海潮改正模型 58
第4章 激光測高產品分級處理及精度驗證 61
4.1 激光測高初級產品處理及精度驗證 61
4.1.1 激光波形數據處理及驗證 61
4.1.2 光子激光點云數據預處理及驗證 73
4.2 激光測高在軌定標及精度驗證 86
4.2.1 基于地形約束的激光指向定標及驗證 86
4.2.2 基于波形匹配的激光幾何定標及驗證 98
4.2.3 星載激光場地定標及驗證 110
4.3 激光測高標準產品處理及精度驗證 116
4.3.1 激光測距大氣延遲改正試驗 116
4.3.2 潮汐改正模型精度驗證試驗 121
4.3.3 ZY3-02激光測高幾何精度驗證 122
4.3.4 GF-7激光測高幾何精度驗證 124
第5章 激光測高產品應用 130
5.1 全球立體測圖 130
5.2 極地測量 134
5.3 植被生物量估算 136
5.4 環境變化監測 138
5.5 海洋測繪 140
參考文獻 142
編后記 151
第1章 緒論 1
1.1 激光測高技術 1
1.2 激光對地測高衛* 2
1.2.1 ICESat 3
1.2.2 ICESat-2 5
1.2.3 資源三號02/03星 6
1.2.4 高分七號衛* 7
1.3 激光測高產品 9
第2章 激光對地測高產品分級體系 13
2.1 線性體制激光測高產品分級 13
2.1.1 0級數據 14
2.1.2 激光測高初級數據產品 14
2.1.3 激光測高基礎產品 14
2.1.4 激光測高標準產品 15
2.1.5 激光測高專題產品 15
2.2 光子計數星載激光測高產品分級 16
2.2.1 0級數據 17
2.2.2 光子點云定位初級產品 17
2.2.3 激光點云基礎定位產品 17
2.2.4 激光點云標準測高產品 18
2.2.5 激光點云專題產品 18
第3章 激光測高數據處理關鍵技術 19
3.1 激光測高誤差分析 19
3.1.1 衛*測量設備誤差 21
3.1.2 系統外部環境誤差 25
3.2 激光測距數據處理 28
3.2.1 線性體制激光雷達波形數據處理 28
3.2.2 光子計數激光雷達測距數據處理 34
3.3 激光測高數據幾何定位 39
3.3.1 激光足印定位模型 39
3.3.2 激光幾何定標模型40
3.4 激光雷達與足印相機聯合定位 49
3.4.1 激光雷達與足印相機定位模型 49
3.4.2 激光光軸指向確定 51
3.4.3 定標與誤差補償 52
3.4.4 激光足印幾何定位 53
3.5 激光測距大氣延遲改正 53
3.5.1 大氣延遲改正模型 54
3.5.2 天頂延遲 54
3.5.3 映射函數 55
3.6 全球潮汐改正模型 56
3.6.1 固體潮改正模型 56
3.6.2 全球海潮改正模型 58
第4章 激光測高產品分級處理及精度驗證 61
4.1 激光測高初級產品處理及精度驗證 61
4.1.1 激光波形數據處理及驗證 61
4.1.2 光子激光點云數據預處理及驗證 73
4.2 激光測高在軌定標及精度驗證 86
4.2.1 基于地形約束的激光指向定標及驗證 86
4.2.2 基于波形匹配的激光幾何定標及驗證 98
4.2.3 星載激光場地定標及驗證 110
4.3 激光測高標準產品處理及精度驗證 116
4.3.1 激光測距大氣延遲改正試驗 116
4.3.2 潮汐改正模型精度驗證試驗 121
4.3.3 ZY3-02激光測高幾何精度驗證 122
4.3.4 GF-7激光測高幾何精度驗證 124
第5章 激光測高產品應用 130
5.1 全球立體測圖 130
5.2 極地測量 134
5.3 植被生物量估算 136
5.4 環境變化監測 138
5.5 海洋測繪 140
參考文獻 142
編后記 151
展開全部
激光測高衛星數據處理關鍵技術及應用 節選
第1章緒論 激光是20世紀以來繼核能、電腦、半導體之后又一重大發明，被稱為“*快的刀”“*準的尺”“*亮的光”。早在1916年，愛因斯坦就預言了激光的存在，1960年美國科學家梅曼在實驗室條件下獲得**束激光并將其引入實用領域。在短短幾十年的時間里，激光技術發展迅猛。激光測距技術也在各行各業開展了應用，尤其是隨著航空航天技術的飛速發展，星載激光測量系統展現出獨*的優勢。 1.1激光測高技術 自20世紀70年代以來，星載激光測高技術得到迅猛發展。激光測高*先應用于深空探測，美國在1970年將開發的激光測量系統用于阿波羅月球科學觀測；1994年由美國彈道導彈防御組織（原星球大戰計劃）和美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）共同執行的克萊門汀探月計劃，采用激光高度計獲得高精度月球表面特征信息；1996年美國的“火星全球勘測者”（Mars global surveyor，MGS）衛*搭載火星軌道激光測高儀（Mars orbiter laser altimeter，MOLA）進入火星軌道，獲得了大量火星表面的物理特征數據；隨后NASA將MOLA的備份器件搭載到航天飛機用于對地觀測試驗；2000年“近地小行星交會”（near Earth asteroid rendezvous，NEAR）探測器搭載的激光高度計對小行星愛神（Eros）進行觀測，并繪制了精確的三維外形圖（Yoon et al.，2005；Veverka et al.，2001；Spudis et al.，1994）。 在探空領域沉寂多年后，國內外航天機構又迎來地外空間探測的高峰期（河野宣之等，2010；Kaneko et al.，2000；Araki et al.，1999）。日本2006年發射的“月亮女神”（SELENE）①衛*也搭載了激光測高儀，日本利用其所獲測高數據建立了包括兩極地區的精準月球全球地形圖，同時分析了月球重力和 地形數據；2008年10月，印度發射的月船1號（Chandrayaan-1）衛*上搭載了月球激光測距儀（Lunar laser ranging instrument，LLRI），用于提供探測器距離月球表面的精確高程，測量月球全球地形。2006年，美國發射的“信使號”衛*（MESSENGER）探測器裝載了水星激光測高儀（Mercury laser altimeter，MLA）有效載荷，經過6年半的長途飛行于2011年7月到達水星軌道并開始獲取數據。2009年7月美國重啟探月計劃，在月球勘測軌道器（Lunar reconnaissance orbiter，LRO）上搭載了**個空間多光束月球軌道激光測高儀（Lunar orbiter laser altimeter，LOLA），用于幫助人類探索月球時選擇合適的著陸點，該測高儀獲得的月球地形數據以其良好的覆蓋和質量，在國際上得到了廣泛的認可和應用。2016年9月美國發射的奧西里斯-雷克斯（OSIRIS-REx）小行星探測器上搭載了激光測高儀，用于獲得貝努小行星的全球地表模型和采樣區的高精度地形；2018年歐洲空間局（European Space Agency，ESA）和日本宇宙航空研究開發機構（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA）聯合研制的貝皮-哥倫布（Bepi-Colombo）探測器搭載激光測高儀，用于研究水星星體地貌。 我國于2004年啟動了“嫦娥探月”工程計劃，通過“繞”“落”“回”三步走戰略來實現月壤標本的采樣返回。2007年10月，“嫦娥一號”（CE-1）成功發射升空，衛*搭載了激光測高儀用于月球地表測量，為后續月球軟著陸和月壤采樣返回技術奠定了基礎（趙雙明等，2014；周增坡等，2011；李春來等，2010；王文睿等，2010）。2020年11月，我國長征五號遙五運載火箭成功發射嫦娥五號探測器，并圓滿完成我國地外天體采樣返回之旅。在深空和宇宙天體探測領域，激光測高技術始終扮演著至關重要的角色。 1.2激光對地測高衛* 激光對地測高系統有別于深空探測，不僅需要考慮地球大氣的影響，還要顧及復雜地表地物對激光信號的影響。從目前公開資料來看，2003年美國發射了首顆對地激光測高衛*ICESat；在此基礎之上，2018年9月又發射了ICESat-2，平臺搭載了先進地形激光高度計系統（the advanced topographic laser altimeter system，ATLAS），用于高重頻地表信息探測；同年美國將全球生態系統動態調查（global ecosystem dynamics investigation，GEDI）激光測高系統安裝到國際空間站，通過大光斑激光脈沖測量全球三維地形。經過幾十年的嘗試與發展，從線性體制激光雷達到光子計數激光雷達，美國始終走在世界前列，目前已經將新體制的激光測高雷達應用于航空航天領域。 相對而言，國內對星載激光測高技術的研究起步較晚。2016年發射的資源三號02星首次搭載了國產激光測高試驗載荷；2019年11月高分七號衛*搭載兩臺線性體制激光測高儀，用于輔助全球立體測繪任務；2020年6月資源三號03星沿用02星的測量模式開展國土資源調查；2020年12月，高分十四號衛*搭載三臺線性體制激光測高儀輔助光學立體測繪。近期陸地生態碳監測衛*的研制工作也正式批準立項，該衛*主要采用多波束激光雷達進行森林植被變化、反演全球生物量研究。我國在激光測高衛*系統的總體設計方面進行創新性探索，利用同平臺的光學相機和激光雷達聯合獲取數據，這樣的設計給地面數據處理系統帶來新的挑戰和更高的要求。 1.2.1ICESat ICESat于2003年1月13日在美國加利福尼亞的范登堡空軍基地發射升空，沿近似圓形的極地軌道飛行，高度大約為600km，軌道傾角為94°，回歸周期約為183天。該衛*觀測數據可覆蓋地球表面大部分地區，但是由于激光器故障及其他多種原因，該衛*已于2009年10月11日停止采集數據。 ICESat的主要科學目的是測量冰面地形變化、云層及大氣層的特征等，衛*上搭載的地球科學激光測高系統（geoscience laser altimeter system，GLAS）可測定沿軌道的陸地和水面的三維地形（圖1.1），GLAS由NASA的戈達德宇航中心（Goddard Space Flight Center，GSFC）研制，激光測高儀測量參數見表1.1。GLAS的激光脈沖在地球表面上的激光光斑直徑大約為70m，同一條帶內相鄰光斑中心的間距約為170m，相鄰條帶間的距離隨緯度變化而改變：赤道附近軌道間距約為15km，緯度80°處的間距約為2.5km。Nd：YAG激光器以40Hz的頻率發射紅外（1064mm）和綠色（532mm）脈沖：前者用于地面和海平面測高，利用1064nm激光脈沖的反射信號特征可以確定表面的高程和粗糙度信息，高程測量精度可以達到0.15m以內；后者用于大氣后向散射測量，測量沿軌方向云和氣溶膠高度分布的空間分辨率可達75～200m，對厚云層測量的水平方向分辨率為150m（Abshire et al.，2005；Carabajal et al.，2005；Fricker et al.，2005a，2005b；Hlavka et al.，2005；Luthcke et al.，2005；Schutz et al.，2005；Zwally et al.，2002）。 GLAS的激光器Laser1在運行37天后便停止工作，隨后啟動激光器Laser2開展數據采集，但因能量衰減過快而調整了工作模式。為了充分發揮ICESat在軌獲取連續數據的能力，自2003年秋季GLAS將運行方式從不間斷測量改為每年91天精確軌道回歸周期測量，并在每年的2～3月、5～6月及10～11月，分別進行為期30多天的數據獲取。激光器Laser3運行時間較長，從2003年1月發射至2009年GLAS停止工作，共進行了15次（每次33天）測量。激光器Laser3采用雙頻光束通道，大大提高了對地表的觀測精度，如在坡度平緩地區觀測精度達到0.14m，在平坦冰面的形變量監測精度甚至可達到0.02m。 1.2.2ICESat-2 新一代星載激光雷達衛*ICESat-2于2018年9月15日發射升空，軌道高度約為498km，軌道傾角為92°，回歸周期為91天，飛行速度約為6.9km/s。衛*搭載的ATLAS采用多波束微脈沖光子計數技術，每秒可以發射10000個激光脈沖，如圖1.2所示。ICESat-2具有低能耗、高測量靈敏度、高空間分辨率等特性，這些特性使它能夠通過產生密集的沿軌道采樣點來克服航天器功率的限制，擴大空間掃描覆蓋面積，為未來的星載激光測高提供很好的前景。ICESat-2可以幫助科學家研究在氣候變暖情況下冰凍圈發生變化的原因和程度、測量冰蓋和冰川質量的變化、估算和研究海冰厚度等，還可以測量地球上溫帶和熱帶地區的植被高度，對全球森林和其他生態系統的植被進行評估（Brunt et al.，2019，2016；Magruder et al.，2018；Tang et al.，2016；Moussavi et al.，2014；宋平等，2011；楊帆等，2011）。 ICESat-2搭載的ATLAS光子計數激光測高儀具有以下顯著特征。 （1）多光束系統，由沿軌道的3對6個單獨的發射波束組成，在軌道上的間隔為3.3km，每對光束將具有90m的跨軌道和2.5km的沿軌道間距，旨在滿足探測冰面空間變化的科學要求，每對波束弱、強光束的能量比約為1︰4，用來補償變化的表面反射。 （2）微脈沖光子計數技術，能夠有效地檢測從地球表面反射回來的光子。ATLAS設計允許密集的沿軌道采樣和大空間覆蓋，且在高飛行高度下具有低能量需求。ATLAS平均軌道高度為496km，在軌道上以0.7m的中心間距產生17m直徑的足跡（圖1.3）。相比之下，GLAS足跡直徑為70m，間隔為170m。 （3）ATLAS只能在一個單脈沖（532nm）下工作，激光重復頻率為10kHz。密集采樣和廣泛的空間覆蓋將對大規模應用有利，如海平面變化監測、森林結構繪圖和生物量估算、改進的全球數字地形模型估算，以及減少與估算的森林生物量和碳相關的不確定性。 1.2.3資源三號02/03星 國內對星載激光測高技術的研究起步較晚，主要聚焦于單激光束脈沖測高系統平臺的應用模式，國內研究機構也開展了相應的創新探索。2016年5月30日，我國在太原衛*發射中心成功發射了民用三線陣立體測圖衛*資源三號02星（ZY3-02），2020年7月25日成功發射了資源三號03星（ZY3-03），形成資源三號多星組網運行（圖1.4）。資源三號02/03星均搭載了國內自主研制的對地激光測高載荷，主要用于測試激光測高儀的功能和性能，探索地表高精度控制點數據獲取的可行性，
書友推薦
- >
伊索寓言-世界文學名著典藏-全譯本
- >
有舍有得是人生
- >
李白與唐代文化
- >
【精裝繪本】畫給孩子的中國神話
- >
姑媽的寶刀
- >
苦雨齋序跋文-周作人自編集
- >
月亮虎
- >
詩經-先民的歌唱
本類暢銷
