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地球科学激光测高系统GLAS(Geoscience Laser Altimeter System)作为全球首个连续对地观测的星载激光雷达测高系统,在极地冰川监测、陆地林业资源调查和平坦地区高程控制点提取等多领域得到了广泛应用。由于激光足印面积较大,GLAS原始回波信号是光斑内多个地物目标反射信号的综合叠加效应,难以直接提取非平坦地形光斑点的精确高程值,使得在建筑区等非平坦地区激光测高数据辅助遥感影像制作高程控制点受到很大的制约。目前,在建筑区等非平坦地形区域使用大光斑激光雷达测高数据作为高程控制点辅助遥感影像摄影测量的相关研究和应用成果非常稀少。本文提出了一种利用渐进剥离全波形分解与整体拟合的方法充分分解回波波形,以准确表征建筑区垂直结构,结合高分辨率遥感影像建立具体建筑不同等高层与子波分量的精确对应关系,最后通过卫星测高和几何定位原理高精度测定建筑特征点的绝对高程值,作建筑区影像高程控制点使用。本文主要的研究内容包括:(1)对星载激光测高波形处理中的回波去噪和全波形分解两个关键技术进行了方法改进。针对传统回波去噪方法存在的去噪不完全或过度去噪等问题,本文构建一种自适应阈值的级联小波变换去噪方法,在相同的小波分解层次下,有效去除高频噪声信号,同时不丢失细节部分有用信号。针对传统全波形分解方法存在的弱子波形提取困难和回波特征参数提取精度不高等难点,提出一种在总波形约束下的渐进剥离全波形分解与整体拟合方法,能够实现弱子波形的有效探测和高斯分量初值的精确测定,以及分量参数的稳健拟合和回波特征参数的高精度提取。(2)提出了一种星载激光雷达测高高斯分解子波目标定位的技术和方法。对于全波形数据而言,回波脉冲由一系列地物目标对应的高斯分量叠加而成,通过全波形分解获取发射脉冲到沿回波脉冲方向各高斯分量的时刻差计算精确距离,结合激光测高仪测量时的瞬间位置和姿态等参数对光斑中心进行几何定位,最终得到地面散射目标的真实地理位置。(3)研究了一种利用星载激光测高数据辅助高分辨率遥感影像制作建筑区高程控制点的方法。制定一种利用GLA14属性参数和GLA01回波特征实现建筑区高质量激光测高点的精细筛选规则;通过渐进剥离全波形分解和整体拟合方法充分分解出高斯子波分量,结合高分辨率遥感影像建立建筑物特征高程层与子波分量的精确对应关系;根据激光测高原理解算建筑相对高度以及等高屋顶平面层的绝对高程值,实现影像高程控制点的制作。论文利用均方根误差、信噪比、相关系数和拟合优度等客观指标对提出的方法进行了较系统的实验论证,试验结果表明本文提出的回波去噪和全波形分解方法相较于传统方法在精准度、时效性和可靠性等方面皆具有一定的优势。此外,本文提取建筑区影像高程控制点的中误差为0.6275 m,能够满足1:50 000比例尺测图对高程控制点的精度要求,从而扩大了星载激光测高数据辅助高分辨遥感影像摄影测量的应用范围。