《表1 国内外对地观测星载激光测高系统参数与用途》

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《星载激光测高全波形数据处理技术研究进展》

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美国在20世纪70年代开始探索星载激光测高系统在月球、火星、水星等深空领域的应用，经过50年的发展，理论和技术日趋成熟，应用成果日趋广泛[2]。在对地观测领域，最早始于1996年和1997年搭载在航天飞机上的激光测高仪SLA-01和SLA-02(shuttle laser altimeter，SLA），该激光测高仪获取了高精度全球控制点信息[3]。2003年发射的第一颗对地观测卫星ICESat(ice，cloud and land elevation satellite），它搭载的高度计地球科学激光高度计系统（geosciences laser altimeter system，GLAS）主要用于测量两极冰原高程和海冰的变化、冰盖物质质量平衡、云和气溶胶高度，以及地形和植被等特征参数[4]。2018年发射的新一代激光测高仪ICESat-2/ATLAS(advanced topographic laser altimeter system，ATLAS），采用了更先进的光子计数技术、更高的工作频率（10kHz），用于长期研究海冰变化及森林冠层覆盖等[5]。此外，还提出了2020年更高精度地形观测计划激光表面形貌（LiDAR surface topography，LIST），主要用于全球5m格网大小和10cm高程精度的地形信息以及植被、水体、极地冰盖等的高程变化[6]。而我国在对地观测方面则相对起步较晚，2016年发射的资源三号02星（ZY3-02）第一次搭载了激光高度计试验性载荷，主要用于获取广义高程控制点[7]。2019年计划发射高分七号（GF-7）将同时搭载激光高度计和立体测绘相机，主要用于广义高程控制点获取，辅助提升立体影像在无控条件下高程精度[8]，在少控制点条件下满足1∶1万立体测绘的应用需求。2020年计划发射陆地生态碳卫星也将搭载激光高度计，主要用于森林生物碳储量监测、广义高程控制点测量等。国内外对地观测星载激光测高系统参数与用途见表1。由表1可知，未来的星载激光测高系统逐步由单波束过渡到多波束探测、线性探测体制向光子计数体制发展、激光脚印直径不断减小，分辨率和定位精度不断提高。