首页> 正文

ICESat卫星激光测高数据分解方法及其在冰盖高程变化上的应用研究

2020-12-08阅读(143)

ICESat卫星激光测高数据分解方法及其在冰盖高程变化上的应用研究

论文摘要

激光雷达具有直接获取三维空间信息、抗干扰能力强且穿透性强等特点,现在被广泛应用于月球探测、数字城市、极地冰盖监测等领域。2003年1月美国发射的搭载GLAS(geoscience laser altimeter system)激光雷达测高系统的ICESat(Ice,Cloud,and Land Elevation Satellite)卫星上是全球首颗搭载激光测高卫星,它在很大程度上改变了人们以往难以获取地球垂直信息的状况。同时在以前极地环境监测的时候,由于自然条件恶劣和仪器本身的限制,一直以来无法全方位的监测极地变化,此外极地环境的变化关系着全球气候变化和人类生活的影响。ICESat卫星的出现极大的解决了这个问题,因为ICESat卫星监测不受气候变化,且其运行轨道高、覆盖范围广等特点,日益成为极地环境监测重要手段。本文是以ICESat卫星测高数据—GLAS全波形数据为基础,分析比较了GLAS全波形数据的不同分解方法,并归纳不同分解方法在不同地物上分解的优劣。同时针对GLAS全波形数据的常见的分解方法—高斯分解法存在的问题,构建了基于波峰频率直方图的高斯波峰法,并运用拟合精度和达到拟合精度的次数作为评价指标,衡量高斯波峰法和高斯分解法的分解效率。在对极地环境监测中使用本文提出高斯波峰法对冰盖地区的坡度进行估算,以此提升冰盖地区的高程变化监测精度,利用GLAS全波形数据建立2003年—2008年南极PANDA断面的DEM,并研究PANDA断面的高程变化。具体研究内容如下:(1)以8种典型地物的回波信号的定性、定量分解为例,比较了常用的高斯分解和高斯小波基分解方法的分解效果,通过实验得出高斯分解和高斯小波基分解在分解平坦区域的地物时最佳拟合优度相同,达到最佳拟合优度的拟合次数基本一样;在噪声相对较大以及地形相对复杂的情况下,高斯分解分解复杂地物的回波信号处理结果比高斯小波基分解具有更高的最佳拟合优度,达到最佳拟合优度的拟合次数更少。(2)针对常见高斯分解方法存在的波形分量个数估计不准确、算法复杂度高、适用性不强、易受噪声影响等问题,提出了基于波峰频率直方图的高斯波峰法,该方法将波形数据分为易于处理和难于处理两种类型,并分别针对这两种的波形数据给出了不同解决办法,并与高斯分解法进行定性、定量比较分析。实验结果表明,高斯波峰法相对高斯分解法具有较高的拟合精度、分解的波形分量个数较为准确、拟合次数少以及运行时间短的特点。(3)本文以南极PANDA断面为例,将高斯波峰法应用于冰盖高程变化的研究。利用2003年10月—2008年10月的GLAS全波形数据,进行了数据筛选和基于高斯波峰法的坡度改正,构建了较为精确地南极PANDA断面的DEM,同时利用交叉点分析了PANDA断面的高程变化,实验发现PANDA断面大部分区域变化幅度较小,在PANDA断面上部分冰盖累计明显,断面右下方冰雪消融较多。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景及意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 卫星测高研究现状
  •     1.2.2 ICESat数据分解研究现状
  •     1.2.3 ICEsat卫星对南极冰盖研究现状
  •   1.3 ICESat卫星介绍以及GLAS工作原理
  •     1.3.1 ICESat卫星和GLAS数据介绍
  •     1.3.2 GLAS工作原理
  •   1.4 研究目的与内容
  •     1.4.1 研究目的
  •     1.4.2 研究内容
  • 第二章 面向星载激光雷达GLAS全波形数据的分解
  •   2.1 全波形回波数据预处理
  •     2.1.1 GLAS全波形数据
  •     2.1.2 基于波形正则化的GLAS全波形数据归一化
  •     2.1.3 基于波形滤波的回波波形去噪处理
  •     2.1.4 基于噪声估计的回波波形去除背景噪声处理
  •   2.2 GLAS全波形数据波形分解
  •     2.2.1 全波形回波数据的高斯分解
  •     2.2.2 全波形回波数据的小波分解
  •   2.3 GLAS全波形数据的高斯分解与高斯小波基分解对比分析
  •     2.3.1 两种分解的比较方法及度量指标
  •     2.3.2 典型地物的回波波形实验数据
  •     2.3.3 高斯分解与高斯小波基分解的结果与分析
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 一种基于波峰频率直方图的GLAS全波形数据高斯波峰算法
  •   3.1 高斯波峰算法
  •     3.1.1 基于波峰频率直方图的GLAS全波形分类
  •     3.1.2 易于处理的GLAS全波形数据高斯波峰法
  •     3.1.3 难于处理的GLAS全波形数据高斯波峰法
  •   3.2 高斯波峰法与常见高斯分解法的对比与分析
  •     3.2.1 初始参数优化以及评价指标
  •     3.2.2 实验结果对比分析
  •   3.3 本章小结
  • 第四章 南极PANDA断面高程变化研究
  •   4.1 研究区域
  •   4.2 利用GLAS全波形数据构建PANDA断面高程
  •   4.3 利用交叉点分析法研究PANDA断面高程变化
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  •   5.1 总结
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 徐基衡

    导师: 苏诚

    关键词: 星载激光雷达,波形分解,冰盖高程变化

    来源: 上海海洋大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 自然地理学和测绘学,电信技术

    单位: 上海海洋大学

    分类号: P237;TN958.98

    DOI: 10.27314/d.cnki.gsscu.2019.000404

    总页数: 56

    文件大小: 2553K

    下载量: 90

    相关论文文献

    • [1].ICESAT卫星激光测高数据中地面特征参数的提取[J]. 测绘工程 2009(06)
    • [2].利用ICESat数据解算南极冰盖冰雪质量变化[J]. 地球物理学报 2016(01)
    • [3].利用ICESat交叉点分析探测恩德比地冰盖近年高程变化[J]. 武汉大学学报(信息科学版) 2009(04)
    • [4].基于ICESat块域分析法探测2003～2008年南极冰盖质量变化[J]. 地球物理学报 2011(04)
    • [5].利用ICESat卫星测高数据建立格陵兰冰盖DEM[J]. 科技创新导报 2019(29)
    • [6].利用ICESat测高数据的东南极Totten冰川流域冰下湖活动监测及水文分析[J]. 测绘地理信息 2017(04)
    • [7].基于ICESat数据的南极冰盖DEM插值方法比较及精度分析[J]. 冰川冻土 2015(04)
    • [8].利用GPS测量检核ICESAT卫星激光测高数据精度[J]. 武汉大学学报(信息科学版) 2011(03)
    • [9].ICESat卫星数据垂直精度分析[J]. 华北国土资源 2018(01)
    • [10].利用ICESat数据确定北冰洋海冰出水高度——以2005—2006年为例[J]. 测绘学报 2015(06)
    • [11].基于ICESat的南极冰下湖活动监测方法[J]. 武汉大学学报(信息科学版) 2018(10)
    • [12].基于交叉点不符值的ICESat冰盖测高精度估计[J]. 测绘科学技术学报 2018(03)
    • [13].念青唐古拉山冰川高程变化的ICESat监测[J]. 测绘科学 2018(04)
    • [14].联合ERS-1和ICESAT卫星测高数据构建南极冰盖DEM[J]. 极地研究 2013(03)
    • [15].基于InSAR和ICESat的南极冰盖地区DEM提取和精度分析[J]. 冰川冻土 2015(05)
    • [16].联合GRACE和ICESat数据分离南极冰川均衡调整(GIA)信号[J]. 地球物理学报 2016(11)
    • [17].利用ICESat测量南极冰盖表面高程变化[J]. 大地测量与地球动力学 2014(06)
    • [18].利用ICESat数据确定格陵兰冰盖高程和体积变化[J]. 地球物理学报 2019(07)
    • [19].ICESat激光高程点辅助的天绘一号卫星影像立体区域网平差[J]. 测绘学报 2018(03)
    • [20].ICESAT卫星确定南极冰盖高程模型研究[J]. 武汉大学学报(信息科学版) 2008(03)
    • [21].联合Landsat影像和ICESat测高数据估计青海湖湖泊水量变化[J]. 水资源与水工程学报 2020(05)
    • [22].基于ICESat和Landsat的中国十大湖泊水量平衡估算[J]. 科学通报 2013(26)
    • [23].基于Landsat及ICESat和Hydroweb的太湖容积变化监测[J]. 水利水电技术 2017(09)
    • [24].利用ICESat确定北极海面高及其变化[J]. 测绘通报 2015(06)
    • [25].基于ICESat轨道交叉点分析的东南极Lambert-Amery系统当前高程变化特征分析[J]. 地球物理学报 2011(08)
    • [26].利用ICESat激光测高数据确定极地冰盖高程变化[J]. 武汉大学学报(信息科学版) 2012(10)
    • [27].青藏高原南部佩枯错流域冰川-湖泊变化及其对气候的响应[J]. 干旱区资源与环境 2016(02)
    • [28].2003-2011年青藏高原佩枯错相对水量变化及其对气候变化的响应[J]. 冰川冻土 2013(03)
    • [29].卫星激光测高ICESat确定海面高精度分析[J]. 测绘信息与工程 2011(05)

    标签：;  ;  ;  

    ICESat卫星激光测高数据分解方法及其在冰盖高程变化上的应用研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕论降 版权所有 鄂ICP备12018319号-6