1 自然资源部国土卫星遥感应用中心，北京 100048
2 辽宁工程技术大学 测绘与地理科学学院，辽宁 阜新 123000
3 北京国测星绘信息技术有限公司，北京 100040
4 青海省地质调查院，青海 西宁 810012
5 兰州交通大学 测绘与地理信息学院，甘肃 兰州 730070
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。
激光测高 青藏高原冰川 数字高程模型 高分七号 资源三号 laser altimeter glacier in Qinghai-Tibet Plateau digital elevation model GF-7 ZY-3 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230231
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 航空光学成像与测量重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 空军装备部驻长春地区军事代表室, 吉林 长春 130033
在大倾角航空相机对地面目标定位过程中，借助数字高程模型（DEM）可有效解决地球椭球模型定位存在的大地高误差影响。为获取地面坐标的准确信息特别是高程信息，首先，根据载机的位置姿态信息以及航空相机的框架角等信息利用齐次坐标变换求解出成像系统视轴在地理坐标系下的指向，再利用数字高程模型确定目标点的坐标。针对成像过程中目标点高程计算繁琐、容易不迭代等问题，提出了一种对目标高程值进行快速迭代的方法。通过对目标区域高程进行折半查找处理，计算该处视轴光线高程与地面高程差值。继续计算该高程差中值并继续迭代，直到小于一定阈值。最后使用蒙特卡洛分析法对整个成像过程存在的误差项进行分析。实验结果表明：采用快速迭代法进行计算，当收敛阈值为十分之一DEM网格精度时，迭代效率提升45.5%，收敛速度大大提高；且通过数字高程模型计算，在飞行高度为15409 m，相机框架角大于74°时，对于山地区域目标的圆概率误差小于200 m，可以满足实际工程需要。
航空相机 对地目标定位 数字高程模型 快速迭代法 误差分析 aerial camera ground target localization digital elevation model fast iteration method the error analysis
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
山区地形崎岖，高程变化较大，遥感影像地形效应明显，地物的光谱特征容易受到干扰，导致在分类过程中对遥感影像出现误分，不利于遥感信息的提取。基于辐射传输原理，利用Python开发了针对山区的大气校正算法。所提算法充分考虑了太阳直接辐射、天空散射辐射及邻近地表反射辐射对卫星入瞳处目标辐亮度的影响，可以有效地消除地形阴影的影响。利用所提算法，结合数字高程模型（DEM），对环境减灾二号01组卫星的CCD传感器的山区数据进行大气校正研究。分析结果表明：校正后的图像地形效应减弱，图像质量得到了明显的改善，反演得到的地表反射率与实地测量的地物光谱数据比较吻合，为进一步开展定量遥感研究提供了数据质量保障。
大气校正 反射率 卫星遥感影像 数字高程模型 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1028001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为解决弱特征区域中航空相机成像清晰度检测的问题，根据前后两次图像间具有重叠区域的特点，提出了一种基于数字高程模型（DEM）的航空相机图像清晰度检测方法。该方法在引入高精度DEM数据后，以重投影误差最小化原则修正航空成像模型，应用尺度不变特征转换（SIFT）算法进行特征匹配，并利用特征点偏移位置计算主距变化量，最终将主距变化量作为清晰度检测的标准以实现弱特征区域航空图像的清晰度检测。实验表明，所提算法对不同清晰度的弱特征区域航空图像均能进行清晰度检测，其检测均方根误差为16.275 ，小于光学系统的半焦深（19.2 ），能够满足航空相机的实际工程精度要求。
图像处理 航空相机 清晰度检测 数字高程模型 航空成像模型 特征匹配
1 昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093
2 云南省高校高原山区空间信息测绘技术应用工程研究中心，云南 昆明 650093
机载激光雷达已允许快速生成大面积区域的高分辨率数字高程模型，但是自动识别密集建筑物或茂密植被所覆盖区域的地面点与非地面点还比较困难。提出了一种移动曲面拟合最小二乘迭代算法自动快速对Lidar数据进行滤波，该方法采用移动窗口加权迭代最小二乘法来选择种子点，基于自适应阈值，逐步对非地面点和地面点进行滤波和分类。在四个研究区域进行的试验表明，新的滤波方法可以将市区和茂密植被覆盖的地面和非地面点分开。对于Ⅰ类误差，新算法的错误范围是4.08％~9.40％，对于Ⅱ类误差，错误范围是2.48％~7.63％，对于总误差，错误范围是5.01％~7.40％。
数字高程模型 机载激光雷达 滤波 Ⅰ类误差 Ⅱ类误差 digital elevation model airborne lidar filtering type Ⅰ error type Ⅱ error
张鑫磊 1,2,3,*徐青 1,2,3邢帅 1,2,3高铭 1,2,3[ ... ]王晋 1,2,3
1 战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院，河南 郑州 450001
2 智慧中原地理信息技术河南省协同创新中心，河南 郑州 450001
3 时空感知与智能处理自然资源部重点实验室，河南 郑州 450001
针对我国对星载激光雷达的研究还不够充分，拟开展光学遥感影像和星载激光雷达混合源摄影测量研究。通过对星载激光雷达光子数据进行数字高程模型（DEM）面积元轨迹匹配，建立激光测高点轨迹与遥感影像生成数字表面模型（DSM）间的对应关系。将筛选后地面光子与高分辨率光学遥感影像进行联合区域网平差，并基于顾及激光测高点坐标误差的迭代求解方法，实现卫星遥感影像立体定位精度的提高。星载激光雷达数据ATL03、高分七号（GF-7）和天绘三号（TH-3）卫星遥感影像用于验证该方法的性能。实验结果表明，本文方法可以有效提高无地面点控制下卫星遥感影像立体定位精度，高程精度可达1.258 m。
遥感 星载激光雷达 卫星遥感影像 联合平差 数字高程模型匹配 ICESat-2 光学学报
2022, 42(24): 2428001
1 安徽大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230601
2 安徽省矿山生态修复工程实验室，安徽 合肥 230601
3 中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司，安徽 合肥 230601
针对采用单一渐进式形态学滤波处理机载激光雷达（LiDAR）数据时难以生成高质量数字高程模型（DEM）的问题，提出一种基于空间向量投影的后处理滤波方法，以剔除对DEM构建精度影响较大的近地面点。该方法以每个激光点为起点，以与距离它最近的9个网格最低点为终点构建向量，然后累加9个向量在Z方向上的投影，并将结果与预先设置的阈值比较，进而识别、分类当前激光点。为了验证所提方法的有效性，选取6组国际摄影测量与遥感协会（ISPRS）提供的不同地形条件下的测试数据进行实验，分别将加入后处理滤波前后提取的地面点云生成1 m×1 m分辨率的DEM，并与同一研究区域的参考DEM进行线性拟合。结果表明：与单一渐进式形态学滤波算法相比，渐进式形态学滤波和基于空间向量投影的后处理滤波的组合算法在城市地区和地形连续的乡村地区可以获得更好的点云滤波精度和DEM构建精度，具有良好的适用性和可靠性。
激光雷达 点云滤波 渐进式形态学滤波 后处理滤波 数字高程模型 激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1001001
1 山东科技大学测绘科学与工程学院, 山东 青岛 266590
2 中交华南勘察测绘科技有限公司, 广东 广州 510221
机载激光雷达(LiDAR)能获得高精度的三维点云数据,可透过林叶到达地表面,快速准确反映出研究区域连续起伏的地形特征,有利于建立高分辨率数字高程模型(DEM)。用布模拟滤波(CSF)算法对机载LiDAR点云数据进行滤波,通过设置算法的布粒子生成个数和地面点分类阈值,从6组不同地势条件的点云数据中提取地面点云,用交叉表法计算出分类的Kappa系数在0.851~0.954之间。用CSF算法提取的地面点生成1 m×1 m的DEM,并与研究区域提供的DEM进行线性拟合,实验结果表明,两者的回归直线拟合优度系数R2大于0.99,均方根误差在0.10451~0.30387之间。布模拟算法在提取点云地面点方面设置参数少、适用地形广,且基于该算法生成的高分辨率DEM能很好地表达该地区连续起伏的地表变化和地形特征。
激光雷达 点云滤波 布模拟 地面点 数字高程模型 激光与光电子学进展
2020, 57(13): 130104
1 中国科学院大学， 北京 100049
2 中国科学院电子学研究所， 北京 100190
提出一种螺旋式扫描机载激光雷达系统的数字高程模型(DEM)内插算法。首先，描述螺旋式扫描激光雷达系统的扫描特点，并阐述实时计算重叠区域的原理；然后，介绍改进的三角网迭代加密滤波法，并将其用于地面点与非地面点的分离；最后，基于随机森林法内插DEM。实验结果表明，该方法实现了螺旋式扫描机载激光雷达系统的DEM内插，且内插精度符合工业生产的数据要求。
遥感 螺旋式扫描 激光雷达系统 三角网滤波 随机森林法 数字高程模型 中国激光
2018, 45(11): 1110006
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
4 南京大学中国南海研究协同创新中心, 江苏 南京 210023
5 中国海监南海航空支队, 广东 广州 510310
6 国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室, 浙江 杭州 310012
海洋激光雷达发射的激光脉冲在海水中传输, 脉冲波形随深度会发生展宽, 相应的雷达接收系统接收到的信号与激光发射脉冲差异会增大, 该现象会导致以发射脉冲作为匹配滤波器的固定匹配滤波方法在处理深水激光雷达回波信号时产生误判。为了改进匹配滤波算法对于海洋激光雷达回波数据的性能, 使用蒙特卡罗法研究在测区条件下不同深度的激光脉冲在雷达探测器上的波形, 并以这组波形作为深度自适应的匹配滤波器来代替匹配滤波算法中的固定匹配滤波器, 并用南海的实测数据检验算法的性能。实验表明, 自适应深度提取算法相比于匹配滤波算法稳定性和准确性更好。为了验证算法的正确性, 以单波束声呐测深在同一测区的测深数据为基础, 对雷达测深数据进行精度评定。
遥感 机载激光测深 匹配滤波算法 海底数值高程 中国激光
2018, 45(10): 1010001
