《格陵蘭以北海域衛星雷射測高的回波模型與地物分類》是依託山東科技大學，由馬躍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：格陵蘭以北海域衛星雷射測高的回波模型與地物分類
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬躍
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
準確監測極地平均海面與海冰變化，是極地海洋科學研究的基礎，而正確分類海水與海冰，又是監測工作的前提。近年來，具有光斑直徑小等優點的衛星雷射測高在極地研究中效果顯著，具有良好的套用前景。項目擬通過建立極地海域海水、海冰、覆蓋積雪的海冰三種地物的雷射脈衝回波模型，計算不同地物的回波寬度、峰度等參數的理論範圍作為首要分類依據；設計波形處理算法提取GLAS實測回波參數，以其統計特性作為輔助分類依據；使用機載Lidar和NCEP氣象數據作為地表先驗信息，以格陵蘭以北海域為例，訓練監督分類方法實現三種地物分類。通過分類後的GLAS數據計算該區域海冰乾舷，與同時同地的機載Lidar計算結果進行對比，驗證分類的正確性。項目將分類特徵參數模型化和半定量化，其對極地海域地物分類精度，比目前基於統計特性的雷射測高地物分類方法將有明顯改善；所建立的回波模型對我國用於極地測量星載雷射測高儀的系統參數設計有參考意義。
結題摘要
準確監測極地平均海面與海冰變化，是極地海洋科學研究的基礎，而正確分類海水與海冰，又是監測工作的前提。近年來，具有光斑直徑小等優點的衛星雷射測高在極地研究中效果顯著，具有良好的套用前景。在現有的雷射測高數據分類方法研究中，傳統方法是利用雷射回波的波形參數統計信息（例如使用目標高度、反射率、波形寬度、振幅、峰度和斜度等）進行機器學習或者設定閾值的分類方式。項目研究過程建立了星載雷射測高儀在海冰、海水目標的回波模型和波形仿真器，對波形採用逐點時間差距離加權計算理論海水波形和實測回波的總振幅差異值，建立一種半解析型的海水、海冰分類方法；同時，與傳統方法類似，使用基於支持向量機的分類方法，輸入回波波形的多種特徵參數進行監督分類，最終將半解析分類方法和SVM方法進行取長補短，形成一種新的分類方法。通過機載Lidar在格陵蘭北部海冰區的實測點雲作為地面類型先驗真值，對美國GLAS雷射測高儀在該區域實測波形進行基於該方法的分類準確性驗證，半解析型分類OA精度95.62%，優於傳統的支持向量機分類器的90.44%，兩種分類器融合後OA精度98.21%，Kappa系統0.96。項目使得星載雷射測高儀回波的地物類型分類方法由目前的基於數值分析為依據向理論解析模型為依據的分類方向延伸，其對極地海域地物分類精度，比目前單純基於統計特性的雷射測高地物分類方法將有了明顯改善，且具有更好的物理意義；研究過程中所建立的回波模型，對我國用於極地測量星載雷射測高儀的系統參數設計也有參考意義。
