机载激光测深海面扫描轨迹计算与分析

介绍了机载激光测控技术的椭圆扫描原理，推导出在椭圆扫描方式下计算激光海面扫描轨迹的数学模型，并进行了编程模拟运算，绘图和扫描特征分析。     

圆锥扫描式机载激光测深系统扫描轨迹建模与分析

对圆锥扫描式机载激光测深系统在海面上的激光脚点扫描轨迹进行几何建模,重点分析了水文模式下激光脚点扫描轨迹的平均测点密度和覆盖效率。根据设定的几何模型,以CZMIL机载激光测深系统为例,计算得到单航线测量模式下双向扫描区域激光脚点"最小距离"小于1.6 m的比例为99.78%,5 m×5m大小的格网内激光脚点的平均数目为11.93个。另外,对激光测深系统旁向重叠度和两条航线扫描轨迹进行了分析,认为31.3%的旁向重叠度可以保证不产生飞行漏洞,但对激光脚点的测点密度提升效果并不明显。最后,对激光脚点分布的不均匀性进行了分析,讨论了不同的激光测深系统参数对测点密度和测量效率的影响效果。     

多站拼接后三维激光扫描点云的消冗处理

针对多站地面激光扫描数据拼接后在扫描重叠区内的重复采样点带来数据冗余的问题,提出一种在不降低原始扫描采样密度的前提下,对冗余点云进行消冗处理的方法。该方法首先对拼接后的点云建立立方体格网索引,再对所有采样点按k邻-近结构进行组织,然后在k-邻近组织的数据中进行遍历,依据采样点间距是否小于给定的阈值确定是否删除某一采样点。对多站扫描的建筑物点云拼接数据进行消冗处理,验证了本方案的有效性。     

地图扫描数字化的点位精度分析

地图扫描数字化为建立ＧＩＳ提供了一种较好的原始地图数据获取方法，本文讨论了影响地图扫描数字化精度的诸种因素，分析了定向点和采样点误差对地图数字化结果的影响，发展了定向点和采样点的自动对中算法，从而保证地图扫描数字化的精度能满足建立ＧＩＳ的要求。     

浅谈机载激光雷达数据处理

机载激光雷达是激光探测及测距系统,它集成了GPS、IMU、激光扫描仪。其中主动传感系统(激光扫描仪)利用返回的脉冲可获取探测目标高分辨率的距离、坡度、粗糙度和反射率等信息,而被动光电成像技术可获取探测目标的数字成像信息,经过地面的信息处理而生成逐个地面采样点的三维坐标,最后经过综合处理而得到沿一定条带的地面区域三维定位与成像结果。     

地面三维激光扫描技术在公路建模中的应用

为解决传统技术获取公路数据效率低,数据不够精确与详细的问题,本文提出了将地面三维激光扫描技术应用于公路建模的数据采集方案和数据处理方法。根据地面激光扫描的特点和公路建模要求,设计出按最佳扫描距离进行分段设站、分块扫描的数据采集方案。经过点云配准和滤波等预处理后,利用点云几何信息进行了数字表面模型、等高线、纵横断面等模型生成。本文以Trimble GS200地面三维激光扫描仪为例对高速公路路面进行数据采集,以Realworks Survey5.0作为建模工具进行路面建模。结果表明采集方案能提高获取原始数据的效率,并且保证了数据质量,降低了数据处理的复杂程度。     

球形标靶的固定式扫描大点云自动定向方法

根据目前地面激光扫描数据获取速度快、数据量大、测量距离远、专用特殊材料制作的标靶识别距离近、点云定向数据处理相对滞后、自动化程度低、不能适应远距离地形测量的现状,提出了从大点云中(每站1亿点以上)自动探测远距离标靶的点云定向方法。该方法首先根据标靶控制点的工程测量坐标信息,搜索到标靶所在点云环,然后对各点云环进行扇形分区,快速探测标靶,获取标靶中心扫描坐标,最后平差计算扫描仪位置参数和姿态参数,实现点云坐标到工程测量坐标的转换。该方法在普通配置的计算机上得到实现,并成功用于远距离山区地形测量,其中定向标靶半径0.162m,标靶到扫描站距离在180~700m之间。     

图件扫描数字化的误差探讨

从图件扫描数字化误差理论分析出发,利用定向点和采样点的实验数据,对误差原因及分布规律进行了验证,得出了一些有益的结论,本文对如何提高大比例尺图件数字化的精度和速度有一定的实用意义。     

一种闭合条件约束的全局最优多视点云配准方法

针对已有多视点云配准存在的问题,提出了一种严密的闭合条件约束配准方法。该方法首先采用"点-切平面"迭代最近点算法分别求解各对应点云间的坐标转换参数;再以单站点云为配准单元,并将转换参数视为随机观测值构建条件方程,采用条件平差方法对转换参数作改正以达到全局最优。通过地面三维激光扫描仪实测两组点云数据进行试验,验证了该方法有效且可行。试验结果表明,对采样间隔为毫米级和厘米级的点云,增加扫描重叠度能够提高配准精度和可靠性。     

一种从LIDAR数据提取城区DTM的方法

由机载激光扫描系统获取的点云数据,可以直接生成扫描区域的数字表面模型,但要想提取数字地面模型还须对点云数据进行分类处理。提出了一种获取数字地面模型的方法,其主要思路是利用原始的激光数据构建二维三角网,从而构建数字表面模型。通过分析数字表面模型的坡度进行初始的分割,剔出坡度较大的三角形。经过初步的分割之后,通过连通区域分析来获取每个分割区域的特征,提取出裸露地表高程,从而由点云数据构建出数字地面模型。     

机载激光扫描测距仪的性能分析

本文对机载激光扫描测距系统的探测信号功率、背景噪声、信噪比等性能以及它们之间的关系等进行了定量化的评估和定性的分析,探讨了探测信噪比与测量距离、恒虚警概率探测时阈值／噪声比等问题,为机载激光扫描测距系统在遥感和测绘中的使用及系统性能的改进提供了科学的参考依据,其分析方法具有普遍意义,可用于不同的机载或星载激光扫描测距系统的分析。     

地球定向参数测量发展现状和展望

随着我国空间探测工程的快速发展,对地球定向参数(EOP)的精度需求越来越高. 通过对地球定向参数的测量原理进行介绍,以现有的经典光学观测手段、甚长基线干涉测量(VLBI)、全球卫星导航系统(GNSS)、多里斯系统(DORIS)、激光测月(LLR)和卫星激光测距(SLR)等为代表的现代空间大地测量手段对地球定向参数测量原理及特点进行全面的阐述,对地球定向参数的自主测量与服务进行展望,为我国建设自主的地球定向参数测量系统提供理论基础和参考.      

An adaptive surface filter for airborne laser scanning point clouds by means of regularization and bending energy

The filtering of point clouds is a ubiquitous task in the processing of airborne laser scanning (ALS) data; however, such filtering processes are difficult because of the complex configuration of the terrain features. The classical filtering algorithms rely on the cautious tuning of parameters to handle various landforms. To address the challenge posed by the bundling of different terrain features into a single dataset and to surmount the sensitivity of the parameters, in this study, we propose an adaptive surface filter (ASF) for the classification of ALS point clouds. Based on the principle that the threshold should vary in accordance to the terrain smoothness, the ASF embeds bending energy, which quantitatively depicts the local terrain structure to self-adapt the filter threshold automatically. The ASF employs a step factor to control the data pyramid scheme in which the processing window sizes are reduced progressively, and the ASF gradually interpolates thin plate spline surfaces toward the ground with regularization to handle noise. Using the progressive densification strategy, regularization and self-adaption, both performance improvement and resilience to parameter tuning are achieved. When tested against the benchmark datasets provided by ISPRS, the ASF performs the best in comparison with all other filtering methods, yielding an average total error of 2.85% when optimized and 3.67% when using the same parameter set.     

三维激光扫描技术在土石方量测量中的应用

简要介绍三维激光扫描仪的工作原理,测量土石方量的基本步骤及土石方量计算的基本原理。结合四川省大邑县出江镇矿堆测量实例,计算出土石方量。结果表明,相对于传统测量方法,三维激光扫描技术更具优势。     

基于我国全球连续监测与评估系统的ERP测定的精度分析

利用GPS观测资料解算地球自转参数,用全球均匀分布的22个IGS跟踪站（IGS05）的连续观测资料估计地球自转参数（ERP）,并与IERSC04（UTC0时）的结果相比较,二者相差很小,均在IERS的ERP估计精度范围之内。基于即将建成的COMPASS全球连续监测与评估系统跟踪站,选择其网的8个IGS跟踪站的资料进行了解算并进行了分析和比对。     

论智能化对地观测系统

分析了不同遥感用户对遥感数据的不同需求,提出了解决遥感数据处理自动化、智能化和实时化的方案———智能对地观测系统(IEOS),分析其体系结构和关键技术,并对IEOS的前景做了展望。未来全球IEOS的用足出不出户,就可以通过终端设备,方便获取全球任何空间信息。     

轻小型低成本无人机激光扫描系统研制与实践

无人机激光扫描系统受制于激光扫描仪、惯性测量单元（inertial measurement unit,IMU）等传感器的重量、成本以及无人机平台有效载荷、续航能力等因素的制约,不得不在保证数据质量的前提下在上述制约因素间取得平衡。高精度IMU的昂贵价格极大地限制了无人机激光扫描系统的易用性,因此轻小型低成本无人机激光扫描系统成为学术界和工业界共同关注的热点。重点阐述了小型低成本无人机激光扫描系统的两个关键点,即视觉-低成本IMU耦合的高精度定姿方法和IMU-激光扫描仪-相机的自标定方法;并阐述了基于大疆无人机飞行平台的激光扫描系统——珞珈麒麟云的研制和性能。实践表明,该激光扫描系统有高度的稳定性和可靠性,在无地面控制的情况下获取点云的精度在20 cm以内,在灾害应急、智慧城市等领域具有广泛的应用价值。     

附有物理量和气象条件约束的光学卫星国土观测有效覆盖率评估

传统光学卫星国土观测覆盖评估建立在卫星对地理想覆盖的基础上,并未考虑卫星存储、星地数据传输、观测时长等物理量及观测区域气象因素对于覆盖性能的影响。本文针对光学遥感卫星的国土观测需求.建立国土观测有效覆盖能力评估指标体系,根据卫星数据存储能力、星地数据传输能力、卫星单圈最大观测时长、卫星观测太阳高度角等性能参数,提出了基于物理性能约束下的有效覆盖计算方法。根据气象台站历年气象数据,提出了气象约束因子的计算方法。综合考虑卫星物理性能约束与观测区域气象约束,计算光学遥感卫星对地观测有效覆盖能力。最后根据专家设计的光学遥感卫星国土观测有效覆盖能力评估指标权重,利用层次分析法(AHP)评估光学遥感卫星系统对于国土观测的需求满足程度。试验结果表明,本文方法对于国土观测有效覆盖的估算和评价结果更加精确,更接近于国土观测的实际应用需求,为对地观测有效覆盖能力评估提供了一种更为精确的可行方案。     

顾及星座稳定性及综合成本的低轨导航星座优化设计方法

利用低轨道地球卫星(LEO)进行导航增强首先需要设计低轨星座,在进行星座构型设计时,星座的稳定性及综合成本是需要考虑的两个重要因素,本文提出了顾及星座稳定性及综合成本进行低轨导航星座优化设计的方法. 首先,利用遗传算法对铱星星座进行了优化,优化后的铱星星座与未优化前星座相比较,全球可见卫星数均值由2.3颗增至2.9颗,可见卫星数标准差由2.3降至0.7,综合成本因子由5.3降至4.5,证明了本方法的有效性. 然后以Walker星座作为基本构型,在保证低轨混合星座稳定性的基础上,顾及导航性能和综合成本,利用遗传算法进行了混合星座的优化. 将优化后的低轨混合星座与北斗星座进行了组合,组合后的星座与北斗星座相比较,全球可见卫星数均值由6.9颗增至9.3颗,可见卫星数标准差由1.1降至0.4.      

Lidar遥感基本原理及其发展

介绍了航空激光扫描(Airborne laser scanning)或者Lidar遥感信息获取系统的基本原理、系统的组成、数据获取的方法及其步骤;对近数十年来应用激光扫描遥感信息获取地形表面模型方面取得的主要成果、应用现状做了简要回顾和评述;结合GIS和影像融合方法对Lidar遥感技术未来发展趋势进行了展望。