星载激光测高数据大气校正研究及软件设计

发布时间：2020-11-08 14:11

　　 卫星技术的不断提高,带动了星载激光测高技术的迅猛发展。星载激光测高仪在南北极地的冰川高程测量、林业方面的测量以及环境监测等领域都发挥着广泛的作用,这得益于它是以卫星作为平台,在工作时测量范围覆盖全球大部分地区且测距精度高。但卫星激光测高仪在工作时,会受到外界大气环境的影响,导致激光测高数据定位精度差,使得灾害监测应急、资源调查、极地测绘、环境监测等与测绘相关的行业领域的测量精度受到限制,所以很有必要建立大气延迟校正模型对大气延迟误差进行分析研究,并消除大气延迟误差。针对这一问题,本文以我国不久前发射的高分七号卫星搭载的激光测高仪作为研究对象。首先,将影响星载激光测高系统测高精度误差作为研究切入点,进行星载激光几何模型构建及误差分析研究;其次,针对误差中的大气延迟误差建立大气延迟校正模型,对比国外GLAS发布的数据进行模型精度验证,并根据大气参数对大气延迟误差的敏感性强弱做以分析;最后,设计大气延迟校正软件,以国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心提供的HDF5格式存储的高分七号卫星激光测高及足印影像模拟数据为实验数据,进行软件实现实验。本文的研究内容及具体工作如下:(1)将全球目前最具代表性的星载激光测高系统作了一定的总结,分析它们的应用特点,对其工作原理进行说明,建立严密几何模型,并对其误差进行分析。对国产激光测高仪的误差研究具有一定参考价值。(2)结合高分七号卫星参数,就激光测高仪在大气中受到折射作用产生的误差,建立大气延迟校正模型,建立地表大气压力模型进行改进补充,利用GLAS公布数据实现模型精度验证。将NCEP大气数据代入模型,做大气延迟误差敏感性分析实验。计算结果显示,天顶方向的大气改正值约为2.30 m,得出温度和大气可降水对大气延迟效应的敏感性影响较弱,卫星高度角及测站点高度对大气延迟效应的敏感性影响较强。(3)针对大气延迟校正研究进行了软件设计,将样例数据作为软件运行数据进行实验分析,为星载激光测高数据的处理提供研究参考,为改善定位精度以及后续星载激光卫星的发射条件提供参考。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：P407
【部分图文】：

对地激

析数据集是由美国气象环境中心与美国国家大气研究中心共同制作的，是利用目前最为先进的全国资料通话系统和完善的数据库，来对各种资料来源，包括海（船舶）、陆（地面）、空（飞机）、侧风气球、无线电探空以及卫星等的观测资料进行指控控制和同化处理，进而得到了这套齐全且详尽的大气数据再分析资料集，生成的该数据集除了包含的要素多和覆盖范围广之外，其数据包含时段也比较长，是一个比较综合的观测资料集。NCEP 数据集包含自 1948 年以来的大气数据，其覆盖时段广，更新时间快，数据获得只延迟一天，数据时间分辨率为 6 h，它包括全年各月平均（自 1948 年算起的每月一日四次的资料计算所得）、长期的月平均、长期的日平均、年际标准差和昼夜距平，覆盖地区为全球范围，平面分辨率为 2.5°×2.5°；数据按标准大气压分层分为 12 层，每层存储的数据有气压、温度、比湿和位势高度。

西安科技大学硕士学位论文20图3.2全球地面气压（注：Panoply软件显示）图3.3全球地面气温（注：Panoply软件显示）该数据可以通过Panoply软件进行可视化读取，能够清楚地获得数据存储格式、数据单位及数据大小信息。数据有两种显示模式，分别为Plot模式和Array模式，如上三幅图所示，是在可视化软件里的Plot模式下显示出来的，可提供全球范围底图。图3.1为全球大气可降水的可视化，图3.2为全球地面气压的可视化，图3.3为全球地面气温的可视化。另外NCEP大气数据数据可以表格形式显示于此可视化软件，横坐标为经度，纵坐标为纬度，还可以选择时间、存储的大气压层，各种大气数据都会一一对应显示在
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