Estudo das características dos fótons de fundo e métodos de filtragem de dados do ICESat-2

XIE Huan ,  

HUANG Peiqi ,  

XU Qi ,  

YE Dan ,  

SUN Yuan ,  

LUAN Kuifeng ,  

LIU Shijie ,  

TONG Xiaohua ,  

摘要

O ICESat-2 (Satélite de Elevação de Gelo, Nuvem e Terra-2) é o primeiro satélite do mundo a utilizar o modo de contagem de fótons em altimetria a laser, capaz de obter rapidamente dados tridimensionais de alta precisão e em grande escala do terreno. O mecanismo de detecção de fótons faz com que os dados contenham, além do sinal do solo, sinais de fundo, como dispersão atmosférica, que precisam ser filtrados para obter informações do terreno. Para analisar as características da distribuição dos fótons de fundo e do sinal do ICESat-2, bem como a eficácia e aplicabilidade dos algoritmos de filtragem de nuvens de pontos, este estudo selecionou inicialmente seis tipos de cobertura do solo (cidade, gelo marinho, deserto, vegetação, oceano e camada de gelo/geleira) e dados em diferentes condições de observação para análise estatística da taxa de fótons de fundo. Os resultados mostram que a taxa de fótons de fundo nos dados observacionais diurnos é, em média, da ordem de 106 (pontos/segundo), muito maior do que nos dados observacionais noturnos, da ordem de 104 (pontos/segundo); a taxa de fótons de fundo do feixe fraco é comparável à do feixe forte; entre os seis tipos de cobertura do solo, a camada de gelo/geleira apresenta a maior taxa de fótons de fundo. Em seguida, com base nos resultados estatísticos, foram selecionados 21 conjuntos de dados de altimetria e realizados experimentos de remoção de ruído com sete métodos representativos de filtragem de nuvens de pontos, analisando a precisão. O estudo concluiu que o método aprimorado de densidade local apresentou o melhor efeito de remoção de ruído, com recall, precisão e valor F superiores a 0,90, e o algoritmo mostrou-se relativamente estável. Por fim, foram resumidas e analisadas as propriedades de precisão, características e aplicabilidade dos algoritmos de filtragem selecionados, podendo servir de referência para o uso futuro dos dados e a escolha dos algoritmos de filtragem.

关键词

ICESat-2;altimetria a laser;LiDAR de contagem de fótons;remoção de ruído em nuvem de pontos;taxa de fótons de fundo

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