基于平面约束的机载LiDAR航带平差方法研究

机载LiDAR技术作为一种新型的主动式空间观测技术,在快速获取空间三维地理信息方面具有不可估量的前景。然而,机载LiDAR系统获得的相邻航带点云数据在重叠区存在"漂移"问题,需要采用航带平差的方法实现不同航带点云数据之间的"无缝"拼接。针对LiDAR点云数据难以获取同名特征点来进行航带平差迭代初始值计算的问题,文中在总结航带平差迭代初始值求解方法的基础上,提出一种基于点与平面约束关系的最小二乘求解方法,提高初始值求解的准确性,并通过具体实例数据进行验证分析。     

机载LiDAR航带法区域网平差方法研究

机载LiDAR数据即使经过良好的检校仍可能呈现残余系统误差。由于残存系统误差和偶然误差的影响,测区各个航带间精度不一致且均存在变形,本文借鉴摄影测量区域网平差的思想,提出一种机载L iDAR区域网平差方法,以单航带作为基础,把几条航带或一个测区作为一个解算的整体,同时求得整个测区内全部激光点改正坐标,对航带网进行非线性变形改正。实验表明,使用本文提出的平差方法获取最终点云的精度优于经典航带平差方法获取的结果。     

基于总体最小二乘匹配的机载LiDAR点云航带平差方法

机载LiDAR技术在快速获取空间三维地理信息及其应用方面具有不可估量的前景,然而,机载LiDAR系统获得的相邻航带点云数据在重叠区存在"漂移"问题,需要采用航带平差的方法实现不同航带点云数据之间的"无缝"拼接。针对最小二乘航带平差方法中存在的某些不足,结合总体最小二乘与航带平差方法,将总体最小二乘应用于点云的平面拟合,从而提高了相邻航带匹配的精确性。采用实际飞行数据,设计实验方案对航带平差效果进行比较分析。     

机载激光雷达航带平差实验研究——基于参数模型和地面控制点数据

机载激光雷达测量获取的地表点云数据在经过预处理解算后仍会残余部分航带性系统误差,因此,在利用点云数据生成DEM等相关数字产品之前,必须检查并改正这部分航带性系统误差.以此为主要目标,选择“十二参数模型”进行航带平差,总结航带平差的一般技术流程,并对航带平差过程中是否引入地面控制点的结果进行对比分析.结果表明,引入地面控制点进行航带平差,数据的内外部精度均得到有效改善.     

一种航带间点云高程差超限的校正方法

机载LiDAR技术是点云数据获取的主要技术手段,在飞行作业中受气象条件、飞机姿态、IMU累计误差、基站不均匀等客观因素的影响,会出现航带间点云高程差超限的问题。本文提出一种对航带间点云高程差超限的校正方法,对相邻航带进行整体平差,能有效消除或减小相邻航带重叠区域的高程差异。选择通辽摄区为试验区,对试验区点云数据高程差超限部分进行校正处理,并通过大量外业检查点对点云精度进行检测,最终验证了这一方法的可行性,可在其他项目中推广应用。     

机载LiDAR点云时间纹理信息航带重叠区消冗

机载LiDAR获取的完整测区点云数据中包含了丰富的信息,同时也伴随着大量冗余数据,本文提出基于机载LiDAR点云时间纹理信息的航带重叠区消冗方法。首先按点云时间信息划分航带,再按点云纹理信息提取航带边缘,接着提取高地物遮挡空洞,最后去除重叠区冗余数据。实验结果表明,该方法无需航线信息辅助,并能在保留遮挡空洞区域点云的同时,高效地去除航带重叠区中精度较低的点云。     

机载InSAR区域网平差数学模型研究

研究了机载InSAR高精度三维定位数学模型及区域网平差误差模型,分析了机载InSAR区域网平差参数、观测值及定权方法。利用自主研发的机载InSAR区域网平差软件系统完成了四川绵阳测区分辨率为0.5m的4条航带共76景影像约500km2的机载InSAR区域网平差实验,在大面积、稀少控制条件下满足1∶1万DEM、DOM定位精度要求。     

机载LiDAR点云数据的航带高差研究探讨

针对机载LiDAR点云数据航带间高差较大问题,对有无构架线及POS解算精度不同两种情况进行分析。发现机载POS数据解算精度对点云数据航带间高差有较大影响,并得出减小点云数据高差的POS数据解算精度需要满足的条件。     

机载LiDAR航带拼接方法分析

随着机载LiDAR技术的发展,我国对高精度的数字产品的生产要求也在不断提高。机载LiDAR点云数据航带间拼接误差一直是影响数字产品的主要因素之一。因此,消除或减弱系统误差影响,提高数据精度具有重要理论意义和工程实用价值。本文对机载LiDAR点云航带拼接误差问题进行分析,以Leica ALS70机载点云数据为数据源,利用Graf Nav8.4软件、Leica Geosystems MFCPP软件、Micro StationV8软件及Terra Soild对某省机载LiDAR点云数据进行航带拼接方法的分析。本文首先利用检校场对点云数据系统误差进行了修正,航带间重叠区域高程偏差图初步分析,然后通过构架线对架次航线拼接进行了整体分析,最后利用区域内像控点资料对点云数据高程精度进行了改正。试验结果表明:该方法提高了点云数据拼接精度,在实际生产过程中提高了预处理的工作效率,提高数字产品的质量。     

地面控制点对机载LiDAR航带平差结果影响分析

机载激光雷达(Li DAR)是一种激光探测和测距系统,可主动地进行对地观测并获取物体坐标信息。由于受到系统误差和不确定的偶然误差影响,解算出的点云数据成果会带有航带性误差,即相邻两条航带的重叠区域内同名地物的三维坐标不一致,故常采用无地面控制点的航带平差方法予以修正。但这种航带平差可能造成系统内部精度的提高而牺牲了外部精度。本文基于Burman航带平差方程,就地面控制点的引入与否及其对点云内外精度的影响进行了对比实践研究,结果表明,与引入地面控制点方式相比,无地面控制点条件下的航带平差结果,同样能消除航带间的相对高程差异,且对系统误差的检校效果良好,但在绝对高程精度上,反而引起误差增大的副效应。因此,在仅关心内部相对精度的情况下,可以考虑使用无地面控制点的方式进行成图作业,以提高地物间的相对位置关系精度。     

一种机载LiDAR条带平差最小二乘匹配算法

基于七参数正形变换的数据驱动模型实现了机载LiDAR条带平差,算法借鉴了Robert(2004)的最小二乘表面匹 配思想,通过引入高斯–马尔科夫模型改进了原有算法,得到未知参数的最小无偏方差估计。实验采用两组实测数 据,分别考察了引入高斯–马尔科夫模型的必要性、算法效率以及迭代收敛性和算法精度。实验表明：(1)剖面检查吻 合且精度一致;(2)TerraMatch量测匹配精度,理想数据高程匹配误差小于0.05 m,数据质量不理想时误差稍大,但均 能成功匹配。     

A strip adjustment procedure to mitigate the impact of inaccurate mounting parameters in parallel lidar strips

Lidar (laser scanning) technology has been proven as a prominent technique for the acquisition of high-density and accurate topographic information. Because of systematic errors in the lidar measurements (drifts in the position and orientation information and biases in the mirror angles and ranges) and/or in the parameters relating the system components (mounting parameters), adjacent lidar strips may exhibit discrepancies. Although position and orientation drifts can have a more significant impact, these errors and their impact do not come as a surprise if the quality of the GPS/INS integration process is carefully examined. Therefore, the mounting errors are singled out in this work. The ideal solution for improving the compatibility of neighbouring strips in the presence of errors in the mounting parameters is the implementation of a rigorous calibration procedure. However, such a calibration requires the original observations, which may not be usually available. In this paper, a strip adjustment procedure to improve the compatibility between parallel lidar strips with moderate flight dynamics (for example, acquired by a fixed-wing aircraft) over an area with moderately varying elevation is proposed. The proposed method is similar to the photogrammetric block adjustment of independent models. Instead of point features, planar patches and linear features, which are represented by sets of non-conjugate points, are used for the strip adjustment. The feasibility and the performance of the proposed procedure together with its impact on subsequent activities are illustrated using experimental results from real data.     

共面约束的机载LiDAR IMU安置角误差自动检校方法

针对机载LiDAR数据处理中IMU安置角误差检校问题,该文提出一种基于共面约束的自动检校方法。从激光点云中自动提取尖顶房屋顶平面,并建立连接平面关系,基于激光脚点坐标计算公式和共面约束条件,通过平差解算得到IMU安置角误差参数。以Riegl Q780获取的数据进行实验,该方法检校结果与RiProcess软件提供的检校参数非常接近。经过误差改正后,相邻航线获取的点云可以很好地重合在一起。相对于人工选择特征地物进行IMU安置角误差检校,该方法可以大大提高检校的效率和可靠性。     

POS辅助机载LiDAR无地面控制点DEM,DOM制作

DEM和DOM已成为航空遥感生产的重要产品,机载Li DAR系统获取的具有三维坐标信息的点云数据,经系统误差校正和滤波分类后,结合机载POS数据和数码影像,可进行无地面控制点的DEM和DOM制作。经实践分析,成果精度满足1∶2 000比例尺DEM和1∶5 000比例尺DOM精度指标,该方法产品制作周期短,成果质量较高,满足了无人区和应急情况下的测绘需求。     

3维最小二乘表面匹配泛型数学模型及在机载LiDAR条带平差中的应用

以3维表面间共轭点欧氏距离之和最小为理论基础,提出一种泛型3维表面匹配数学模型,并推导其最小二乘平差理论模型,利用该模型进行机载LiDAR点云条带平差。针对真实机载LiDAR点云数据进行条带平差对比实验,结果表明本文所提出的表面匹配模型,不仅能准确估计出相邻重叠3维表面间的正形变换参数,较好地解决机载LiDAR点云条带间配准问题,而且能同时适用于多种同名点对应准则,是一种泛型的配准模型。