[发明专利]顾及大气延迟改正的星载激光数据高精度定位方法

说明书

顾及大气延迟改正的星载激光数据高精度定位方法，针对星载测高数据定位中存在的大气折射造成的激光脚点定位不准确，本发明首先获得激光脚点的大地坐标和测量时间，并将激光脚点坐标的海拔高度转换为位势高度；通过内插得到激光脚点附近的气象数据；然后计算激光脚点附近的地表大气压力；根据干项延迟和湿项延迟公式计算天顶延迟的干项和湿项分量；最后将两个天顶延迟分量与映射函数相乘得到大气延迟改正，从而保证星载激光测高数据定位的精度。

技术领域

本发明涉及顾及大气延迟改正的星载激光数据高精度定位方法，属于遥感影像处理技术领域。

背景技术

随着星载对地观测技术的进步，测绘已经面向现代化、智能化方向发展，传统的通过野外测量采集基础测绘数据的作业方式逐渐被航空航天摄影测量所取代。卫星摄影测量具有能快速获取大范围数据，不受地域和国家限制等优点，各国都在争先研制自己的测绘卫星，目前我国的测绘卫星主要包括资源三号、天绘卫星等，卫星相关性能已经跻身世界前列。与高分系列卫星不同的是，测绘卫星对定位精度的要求非常高，由于测绘卫星一般采用两线阵或三线阵的探测机制，能够通过摄影测量方式进行地表三维目标的提取，因此高程测量的精度成为测绘卫星的关键性能指标之一。

卫星激光测高具有更高的平台，能够快速获取地球表面的大部分区域，并可不受环境和地域国界的限制，在大范围控制资料的获取尤其是境外控制资料的获取方面具有传统方法难以匹敌的优势。星载激光测距仪不断向地表发射高斯激光脉冲，测距仪会记录每个发射脉冲的发射时间和能量，脉冲被地面反射后回波信号由望远镜接收，测高仪记录脉冲接收的时间和能量。当激光脉冲穿过地球大气层时，由于大气折射率不均匀产生的激光脉冲传输延迟，对激光测距精度造成显著影响，使得星载激光测距仪的直接测量高程值并不等于探测目标的真实表面高。因此，有必要在星载激光测高数据定位过程中消除大气折射对激光测距精度造成的影响。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了顾及大气延迟改正的星载激光数据高精度定位方法，解决了星载激光测高数据受到大气延迟影响导致的激光定位坐标出现偏移的问题。

本发明的技术方案是：

顾及大气延迟改正的星载激光数据高精度定位方法，包括步骤如下：

步骤1)获取激光脚点的大地坐标(B，L，h)、测量时间UTC_t，将激光点坐标的海拔高度h，转换为位势高度H；

步骤2)根据步骤1)获得的未经大气延迟修正的测高仪高程h转换的位势高度H寻找NCEP气象数据中位势高度相邻的两个标准大气压力层，两个符合条件的标准气压层对应位势高度H_0和H_1，相对湿度〖RH〗_0和〖RH〗_1以及温度T_0和T_1；其中，H∈[H_0，H_1]，H_0与H_1是根据H寻找到的最近两个位势高度，H_0是位势高度较高处；H∈[H_0，H_1]，H_0与H_1是根据H寻找到的最近两个位势高度，H_0是位势高度较高处；

步骤3)在已解算的上述气象数据参数下从位势高度H_0处的气压层对位势高度向高度较低方向进行4阶Runge-Kutta法数值积分，积分终点为位势高度H处，解出激光脚点处修正后的地表大气压力P_SURF；

步骤4)以步骤3)得到的地表大气压力P_SURF为输入，根据干项延迟和湿项延迟公式计算天顶延迟；

步骤5)以激光指向高度角为输入，根据映射函数计算激光测距的大气延迟。

在星载激光测高数据定位过程中考虑了大气折射对激光测距精度的影像，将大气延迟带来的测距改正数描述为映射函数与天顶延迟改正的乘积，根据激光脚点坐标的位势高度，通过内插得到激光脚点附近的气象数据，计算激光脚点附近的地表大气压力，根据干项延迟和湿项延迟公式计算天顶延迟的干项和湿项分量，最后将两个天顶延迟分量与映射函数相乘得到大气延迟改正，从而保证星载激光测高数据定位的精度。