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激光雷达具有直接获取三维空间信息、抗干扰能力强且穿透性强等特点,现在被广泛应用于月球探测、数字城市、极地冰盖监测等领域。2003年1月美国发射的搭载GLAS(geoscience laser altimeter system)激光雷达测高系统的ICESat(Ice,Cloud,and Land Elevation Satellite)卫星上是全球首颗搭载激光测高卫星,它在很大程度上改变了人们以往难以获取地球垂直信息的状况。同时在以前极地环境监测的时候,由于自然条件恶劣和仪器本身的限制,一直以来无法全方位的监测极地变化,此外极地环境的变化关系着全球气候变化和人类生活的影响。ICESat卫星的出现极大的解决了这个问题,因为ICESat卫星监测不受气候变化,且其运行轨道高、覆盖范围广等特点,日益成为极地环境监测重要手段。本文是以ICESat卫星测高数据—GLAS全波形数据为基础,分析比较了GLAS全波形数据的不同分解方法,并归纳不同分解方法在不同地物上分解的优劣。同时针对GLAS全波形数据的常见的分解方法—高斯分解法存在的问题,构建了基于波峰频率直方图的高斯波峰法,并运用拟合精度和达到拟合精度的次数作为评价指标,衡量高斯波峰法和高斯分解法的分解效率。在对极地环境监测中使用本文提出高斯波峰法对冰盖地区的坡度进行估算,以此提升冰盖地区的高程变化监测精度,利用GLAS全波形数据建立2003年—2008年南极PANDA断面的DEM,并研究PANDA断面的高程变化。具体研究内容如下:(1)以8种典型地物的回波信号的定性、定量分解为例,比较了常用的高斯分解和高斯小波基分解方法的分解效果,通过实验得出高斯分解和高斯小波基分解在分解平坦区域的地物时最佳拟合优度相同,达到最佳拟合优度的拟合次数基本一样;在噪声相对较大以及地形相对复杂的情况下,高斯分解分解复杂地物的回波信号处理结果比高斯小波基分解具有更高的最佳拟合优度,达到最佳拟合优度的拟合次数更少。(2)针对常见高斯分解方法存在的波形分量个数估计不准确、算法复杂度高、适用性不强、易受噪声影响等问题,提出了基于波峰频率直方图的高斯波峰法,该方法将波形数据分为易于处理和难于处理两种类型,并分别针对这两种的波形数据给出了不同解决办法,并与高斯分解法进行定性、定量比较分析。实验结果表明,高斯波峰法相对高斯分解法具有较高的拟合精度、分解的波形分量个数较为准确、拟合次数少以及运行时间短的特点。(3)本文以南极PANDA断面为例,将高斯波峰法应用于冰盖高程变化的研究。利用2003年10月—2008年10月的GLAS全波形数据,进行了数据筛选和基于高斯波峰法的坡度改正,构建了较为精确地南极PANDA断面的DEM,同时利用交叉点分析了PANDA断面的高程变化,实验发现PANDA断面大部分区域变化幅度较小,在PANDA断面上部分冰盖累计明显,断面右下方冰雪消融较多。