数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是开展青藏高原冰川研究的重要基础数据。随着国产立体测图卫星的快速发展，自主可控地获取青藏高原冰川区高精度DEM成为可能。该研究综合采用资源三号、高分七号卫星的立体影像和激光测高数据，分别生成冰川区域5 m和2 m格网的DEM，并选择岗钦及普若岗日等两处冰川为实验区，将国产卫星DEM与国外的AW3D、SRTM、TanDEM、HMA DEM等多种开源数字高程模型进行对比分析，并采用ICESat-2星载激光测高数据开展DEM绝对高程精度验证。结果表明：与中等空间分辨率的开源DEM相比，基于国产立体测图卫星影像生产的DEM高程精度更优，且格网更精细、更能详细描述冰川末端纹理特征；与高空间分辨率数据集HMA DEM对比高程精度，资源三号DEM略差、高分七号DEM更优，且在覆盖完整性方面国产卫星DEM均优于HMA DEM。综上所述，基于国产立体测图卫星可以实现冰川区高精度DEM的获取，能够为青藏高原冰川研究提供自主可控、精度可靠的地形参考数据。

在浅水测深技术中，星载激光测量系统可以覆盖一些机载/舰载系统难以到达的偏远水域，具有比被动光学影像水深测量精度更高、可全天时工作等独特的优势。以稀疏而少量的主动星载激光测量值为水深标定点，融合被动星载遥感影像，主被动融合的浅水测深是当前的趋势。本文首先介绍了星载单光子激光雷达的工作范围、物理参数和数据产品，概述了测量原理，综述了现有的星载单光子激光雷达测深的理论传输模型，对比了不同的点云数据去噪处理算法的优劣，归纳了星载融合测深反演技术在不同环境中的应用，总结了当前存在的问题，并对该技术未来的前景和发展方向进行了展望。

新型星载光子计数雷达可获取地面及地面目标的高精度三维信息，但是其测量精度受噪声影响较大。针对在背景噪声不一致及坡度较大区域自动化提取单光子激光数据信号较为困难的难题，文中提出基于多特征自适应的单光子点云去噪算法，有别于传统圆形或椭圆形滤波核，选择更加符合单光子点云数据特征的平行四边形滤波核，分别通过坡度、空间密度、噪声率等多特征自适应识别信号。选择位于青藏高原冰川区域坡度较大且地形破碎的ICESat-2单光子点云数据，开展点云去噪试验和验证，通过与ATL03、ATL08官方去噪结果对比，文中算法在背景噪声水平不一致和大坡度区域具有更优的性能。

高分七号卫星是国内首个亚米级双线阵立体成像卫星，同时配有两套激光测高仪和激光足印相机，可同期获取多源遥感数据。文中采用高分七号卫星获取的多源遥感数据进行平面和高程精度优化，利用激光测高数据对立体影像密集匹配的DSM进行偏度、中值、线性和二阶多项式模型和高程优化评估，利用足印影像对DOM进行一阶仿射变换方法和平面优化评估，并利用外业控制点对无控平面高程、激光高程优化、足印-激光平面高程优化、外业-激光平面高程优化等不同优化模型的结果进行精度评估。实验结果表明，利用激光测高数据可明显优化DSM高程精度，无控DSM高程误差平均值为−4.268 m，中误差为4.518 m，经过中值模型优化后的DSM高程误差平均值提升为−0.272 m，中误差提升为1.508 m，经过线性模型优化后的DSM高程误差平均值提升为−0.320 m，中误差提升为1.351 m；利用足印影像可改善DOM的平面精度，平面误差平均值从13.606 m提升到5.341 m，中误差从13.626 m提升到5.495 m。

资源三号03星是自然资源部主持建造的用于1∶50 000立体测图的陆地遥感业务卫星，该星装备了业务化的激光测高仪，主要用于获取高精度高程控制点。论文针对资源三号03星激光测高数据，研究了标准化测绘处理流程和高程控制点提取方法，在内蒙古苏尼特右旗和江苏苏州开展了精度验证，并选择黑龙江和河北两个实验区开展了复合测绘应用验证。精度验证结果表明，资源三号03星激光点在内蒙古苏尼特右旗平坦区域高程精度为(0.051±0.232) m，在江苏苏州城市建成区的激光点总体精度为(0.414±6.213) m，经高程控制点提取和质量标记后的激光点高程误差为(−0.526±0.624) m，能满足1∶50 000测图高程控制需求。复合测绘应用表明，利用资源三号03星激光高程控制点，立体影像高程精度在黑龙江平坦地区能从5.27 m提高到2.58 m，河北太行山区能从11.25 m提高到4.45 m；无论是平地还是山区，资源三号03星激光高程控制点均能有效提高立体影像的高程精度并满足1∶50 000测图需求。

高分七号卫星搭载了我国首个具备全波形记录能力的对地观测激光测高仪，可以大范围地获取高精度三维坐标，其定位精度高度依赖于激光指向角的测量精度。针对数据特点，提出了一种阈值约束的椭圆拟合光斑质心提取算法，并建立了长周期指向角稳定性监测与分析系统。首先，用阈值法确定激光光斑轮廓的边缘；其次，通过腐蚀操作消除孔隙、噪声的影响；然后，通过椭圆拟合进一步约束激光光斑的形状，保留光斑的特征参数；最后，通过灰度重心法提取质心坐标。实验结果表明：光斑的质心位置在1.4 pixel内变化，对应的指向角度每月在0.434″内变化，较为稳定。文中相关算法、结论对我国后续激光测高卫星研制、指向稳度监测具有一定的借鉴意义。

激光测高卫星可以在大范围内获得亚米甚至厘米级的地表高程信息，但不可避免受云、气溶胶等粒子引起的散射影响，其中前向散射引起的激光测距和最终测高误差不容忽视。文中系统梳理激光测高卫星大气散射误差改正技术，介绍了国内外卫星激光测高系统参数、大气探测及散射改正算法，有别于已有的蒙特卡洛模拟改正方法，提出了一种基于指数函数模型的大气散射改正算法，选择青海湖等区域的ICESat/GLAS开展试验，结果表明，光学厚度小于2时能有效提升受大气散射影响的数据精度，同时提升数据可利用率约9%，该算法更易于实现业务化应用。最后针对大气参数同步探测的必要性，结合星载大气参数探测设备对后续国产激光测高卫星大气散射改正提出了若干建议。

南极、北极和青藏高原素有地球三极之称, 正经历着巨大变化的“三极”区域既是影响研究全球气候变化的关键区，又是保障****利益的重要战略特殊区。激光测高卫星具有快速获取全球地表高精度三维信息的特点，在极地区域相比其他类卫星其优势更加明显。为满足新形势下“三极”区域遥感观测研究的需求，立足于激光测高卫星，总结了国内外已有激光测高卫星在极地观测方面的现状，分析了激光测高卫星在极地区域的观测需求，探讨了激光测高卫星在极地区域的可观测要素，提出了我国发展极地观测激光测高卫星的相关建议，并对未来极地遥感卫星体系建设给出了初步设想及展望。

全波形星载激光测高仪通过向地表发射激光，获得目标表面的后向散射完整波形，可用于地表剖面高程信息及目标表面几何物理参数的反演。GF-7星载激光测高仪部分原始波形存在噪声显著、波峰左偏/右偏和非饱和平峰等情况，对提取有效信息造成干扰。针对GF-7星载激光测高仪全波形数据，首先提出了一种波形背景噪声迭代去除方法，然后对波形噪声特点及几何结构进行分析，并进行定量化描述，最终设计了一种顾及波形噪声与结构异构的自适应高斯滤波器。在实验中，将文中方法与已有经典波形滤波算法进行比较，最终验证了文中方法在噪声去除、有效信号保留及非饱和平峰波形处理上的有效性。使用文中方法进行波形滤波后，波形信噪比更高，同时波形幅值下降量均在3倍的噪声标准差以内，非饱和平峰波形滤波后波形高斯分解参数振幅、均值和标准差的分解精度分别为(0.69 ± 2.34) mV, (0.007 ± 0.024) ns和(0.026 ± 0.069) ns。