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激光遥感成像细特性研究

导读: 根据提高激光遥感成像分辨率的需要,分析了激光遥感成像分辨率的影响因素,说明了传统处理方法仅利用回波时延和强度信息,难以得到光斑内部地表信息。

  摘要:根据提高激光遥感成像分辨率的需要,分析了激光遥感成像分辨率的影响因素,说明了传统处理方法仅利用回波时延和强度信息,难以得到光斑内部地表信息,在某些情况下,甚至会造成较大的成像误差。通过对激光遥感成像信号与地表目标细特性的时空调制关系分析,探讨了地表高度分布与反射率分布特性对回波波形的不同影响,得到激光合成回波数学模型。分析信号反演方程的可解性,利用最小均方误差法得到地表细特性分布的反演结果。通过与传统分析方法得到的成像结果比较,证实该分析方法可以有效提高成像分辨率和成像精度。其中,关于目标细特性的分析提取方法是对激光遥感成像信号处理的开拓性研究。

  引言

  激光遥感成像技术是获取地球遥感信息的重要手段,可以获得地表的高分辨率三维图像。其基本测量手段是发射一系列激光脉冲,通过检测地表反射的激光脉冲回波时延获得地表目标的高程信息;而回波能量则用于生成地表反射率灰度信息。

  在激光遥感成像系统中,成像的垂直分辨率受到多种因素影响,如探测器响应、外界噪声、地表高度分布、激光脉冲宽度、激光发散角、激光探测角等。其中,地表高度分布、激光发散角、激光探测角是影响垂直分辨率的主要因素,也是系统成像精度难以提高的瓶颈。其主要原因是激光光斑内部的目标高度起伏造成回波脉冲展宽,从而引起测距误差。

  激光遥感成像的另一个问题是成像垂直分辨率与平面分辨率不匹配。目前,激光遥感成像的垂直分辨率可以达到分米甚至厘米量级,而相应的平面方向上的分辨率却难以达到相应的水平。激光脉冲重复频率、激光发散角是影响平面分辨率的主要因素。激光脉冲重复频率影响地面采样点分布密度;另一方面,激光发散角决定了地表光斑大小,地表光斑内的目标形成单一合成回波被探测器接收。在传统的激光遥感成像系统中,这一合成回波作为地表目标的平均信息进行处理,因此其光斑大小也就决定了成像平面分辨率的上限。

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