ICS 49.020 CCS V 75 中华人民共和国国家标准 GB/T 42647—2023 星载激光测高仪在轨场地定标方法 In-orbit field calibration method for spaceborne laser altimeter 2023-09-01实施 2023-05-23发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T42647—2023 目 次 前言 引言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 一般要求 4.1 激光定标场 4.2 测量仪器设备 4.3 测量环境 5定标数据获取 5.1 地面测量数据 5.2 大气参数 5.3 星载激光测高仪数据 6技术流程与计算方法 6.1技术流程 6.2计算方法 7定标不确定度分析 7.1分析步骤 7.2不确定度影响因素 7.3不确定度计算式 GB/T 42647—2023 前言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（SAC/TC425）提出并归口。 本文件起草单位：中国资源卫星应用中心、中国四维测绘技术有限公司、中国科学院空天信息创新 技有限公司、自然资源部第四地形测量队、西安交通大学、太原理工大学、中国航天标准化研究所。 本文件主要起草人：韩启金、马灵玲、龙小祥、黎荆梅、李松、闵祥军、徐兆鹏、李大成、王玉鹏、 李庆鹏、陈军、曾健、赵航、邸志众、马跃、廉志鹏、崔林、张学文、李晓进、马秀秀、杜晓铮、赵永光、赵园春、 张泽星、李宗鹤。 GB/T42647—2023 引言 在轨定标是保证星载激光测高仪测高产品质量和精度的前提和基础。为保障陆地观测卫星激光测 高仪在轨场地定标方法的规范性和可靠性，制定本文件，从而实现对在轨的星载激光测高仪测距误差和 指向角误差高精度定标，为星载激光测高仪地面处理系统的激光数据处理提供可靠的定标参数，提升激 光测高数据产品的质量和精度。 GB/T 42647—2023 星载激光测高仪在轨场地定标方法 1范围 本文件规定了星载激光测高仪在轨场地定标的一般要求、定标数据获取、技术流程与计算方法、定 标不确定度分析等内容 本文件适用于星载激光测高仪测距与激光指向角等系统误差的在轨场地定标。其他同类星载激光 载荷的定标可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于 本文件。 GB/T18314全球定位系统（GPS)测量规范 GB22021国家大地测量基本技术规定 GB/T34509.2一2017陆地观测卫星光学遥感器在轨场地辐射定标方法第2部分：热红外 3术语和定义 3 GB22021界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 星载激光测高仪 spacebornelaseraltimeter 搭载于卫星上，精密测量卫星到地球表面的距离或地球表面起伏变化的主动探测激光雷达系统。 3.2 激光定标场 laseraltimetercalibration site 用于校正星载激光测高仪指向角和测距值系统误差的定标试验场地。 3.3 光程大气延迟 optical path atmospheric delay 激光测距中由大气折射引起的光程时间比真空中实际传输时间延长的现象。 4一般要求 4.1激光定标场 4.1.1场地要求 激光定标场场地要求如下： a) 场地边长应大于激光足印直径与激光测高仪点位预报误差范围之和； b) 场地整体倾斜度应小于2°； 场地开阔，且周边无影响激光地面探测器工作的障碍物； 1 GB/T42647—2023 d) 场地应选择在交通便利、试验人员与定标设备易于进出的地带 4.1.2气象条件 气象条件要求如下： a) 晴空日一般不少于90日/年； b) 场地周边大气模式相对稳定，瑞流效应低， 4.1.3 配套设施条件 配套设施条件要求如下： a) 激光定标场周边具备获取大气参数的条件； b) 场地环境满足野外试验的工作条件要求。 4.2 测量仪器设备 4.2.1 测量仪器 测量仪器种类如下： a） 激光地面探测器； b) 激光角反射器； c) 大气参数测量仪器； 定位测量仪器。 4.2.2 测量仪器要求 测量仪器要求如下： a) 激光地面探测器波长响应范围应涵盖星载激光测高仪工作波段； b) 激光地面探测器能量响应范围应覆盖星载激光测高仪地面能量密度的分布区间； c) 激光角反射器尺寸应与星载激光测高仪能量密度匹配； d) 定位测量仪器符合GB/T18314的规定； e) 测量仪器在使用前应进行标定，在有条件的情况下应进行现场标定； f) 测量仪器使用按照仪器操作手册执行。 4.3 测量环境 测量环境要求如下： a） 天气晴朗，目标区周边10km²内天顶无云； b) 风力小于4级； c) 试验期间大气干燥、洁净。 5 定标数据获取 5.1 地面测量数据 地面测量数据如下： a） 激光地面探测器响应数量； b) 激光地面探测器响应时刻的世界协调时； c) 激光地面探测器响应的能量级别； 2 GB/T 42647—2023 d）利用定位测量仪器测量激光地面探测器、激光角反射器的位置信息。 5.2大气参数 大气参数数据如下： a）场地温度、相对湿度、气压廓线； b）近地表大气气压。 5.3星载激光测高仪数据 5.3.1实验室定标数据 实验室定标数据包括： a) 星载激光测高仪初始激光束指向角参数； b）星载激光测高仪实验室测距值定标参数。 5.3.2星载激光测高仪观测数据 星载激光测高仪观测数据包括： a) 地面处理的精密轨道数据、精密姿态数据； b）星载激光测高仪过顶激光定标场的激光束时刻信息； 星载激光测高仪过顶激光定标场的激光束测距值 6手 技术流程与计算方法 6.1技术流程 星载激光测高仪过顶激光定标场时，同步测量定标场大气参数，激光地面探测器记录激光地面足印 足印质心位置信息、激光测高仪姿态轨道信息和激光测高仪采集的测距信息等数据，根据激光测高仪定 标模型计算出激光测高仪的指向角和测距值定标参数。星载激光测高仪在轨场地定标方法流程见 图1，包括以下流程。 a）首先根据开展激光定标的区域范围，通过轨道预测、激光指向角预估等技术对激光测高仪过境 时间、激光足印位置进行预测。 b) 标场地。 c） 地面探测器与激光角反射器布设。在确定的激光定标场中，以激光足印位置为中心，布设激光 地面定标探测器及激光角反射器，架设天气测量仪器。 d) 地面探测结果记录。等待卫星过境后，登记响应到激光信号的激光探测器编号，并精确测量其 范围内的全部地面探测器和激光角反射器的位置。记录有响应的激光地面探测器能级、时刻、 位置数据；记录有响应激光探测器范围内角反射器的反射器口径、位置、高度数据；记录大气 参数。 e） 星载激光测高仪地面足印质心坐标值计算。利用激光探测器阵列捕获的激光足印信息，计算 星载激光测高仪地面足印质心坐标，作为定标的控制点位。 f) 星载激光测高仪测距值计算。利用过境期间的星载激光测高仪观测数据，计算控制点位对应 的激光测距值。 g) 3