博士论文摘要

题目 :机载激光扫描测高数据滤波及地物提取作者 :张小红导师 :刘经南　李征航地球空间信息技术是当今世界各国研究的热点之一 ,信息的获取、处理和应用是其研究的三大主题。 2 0世纪80年代末 ,机载激光扫描测高技术在多等级三维地球空间信息的实时获取方面产生了重大突破 ,为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一种全新的技术手段 ,使人们从传统的人工单点数据获取变为连续自动数据获取 ,使数据处理的自动化、智能化成为可能。机载激光扫描测高传感器发射的激光脉冲能部分地穿透树林遮挡 ,直接获取高精度三维地形数据 ,具有传统摄影测量方…     

激光扫描测高技术的发展与现状

回顾了机载激光扫描测高技术的发展历史，总结了当前国内外的研究现状，展望了今后发展趋势及应用前景，并指出了机载激光扫描测高目前还有待于进一步解决的关键问题，最后对我国发展研究应用这一技术提出了若干建议。     

影响机载激光扫描测高精度的系统误差分析

简要介绍了机载激光扫描测高技术的系统组成和发展现状，通过坐标转换技术建立起机载激光扫描对地定位的基本几何关系，并从这些几何关系出发，着重分析了动态偏心改正及动态时效误差对机载激光测高精度的影响，对不同的误差源如何影响定位结果的精度进行了讨论，最后给出模拟计算结果，得出了一些有益的结论。     

基于机载激光扫描数据提取建筑物的研究现状

机载激光扫描系统是集成了GPS、惯性导航系统(INS)和扫描激光测距系统并利用飞机作为运行平台,来获取地面的三维位置,进而快速生成数字表面模型(DSM)。随着机载扫描激光测距系统的不断完善和发展,获取城市DSM数据也变得越来越快速,而且方便和经济可靠,地面激光点的密度也大大提高。目前国外激光扫描系统的激光点密度一般都达到了1～20点/m2,因此利用机载激光扫描系统获取的城市DSM提取建筑物也渐渐受到重视。利用激光扫描数据提取建筑物可以分为两大类,第一类是单纯以获取的机载激光测距数据来提取建筑物,第二类是融合激光测距数据和其他相关信息的建筑物提取,如融合航空影像、融合IKONOS高分辨率卫星影像来提取建筑物。本文对国际上利用机载激光扫描测距数据进行建筑物提取的最新研究进展进行了一些分析,同时也给出了应用我国研制的机载激光扫描数据提取建筑物的试验研究和初步结果。     

融合地面激光扫描和摄影测量技术的三维重建

提出了地面激光扫描和摄影测量两种技术相融合的方法,对地物进行三维重建,获取了包含地物纹理信息的影像,并通过进一步的处理生成密集点云,最终实现了对地物的三维重建和可视化.     

地面三维激光扫描在地下管线铺设工程三维建模中的应用

地面三维激光扫描技术通过高速激光逐点扫描测量和摄影的方法,高分辨率地获取被测对象表面的三维坐标数据,真实再现所测物体的三维立体模型和景观。目前广泛应用于各类精密工程测量、三维建模、变形观测等领域。本文结合工程项目,介绍地下管线铺设工程三维建模中地面三维激光扫描技术的应用及流程,总结并分析目前该技术在地下管线测量中的问题和情况。     

一种保护细节的从机载激光点云中提取城区DTM的方法

机载激光测距数据是机载激光扫描测距系统获取的三维地面信息,它由离散、不规则的点云构成,这些点云构成了测区的数字表面模型(DSM).准确地将点云中的地面点和非地面点分离,即从DSM中提取数字地面模型(DTM),目前仍是一项挑战性的工作.数学形态学以集合论为基础,适合信号形态分析和描述.应用形态学灰值开运算可以移除点云中的非地面点,但是逐渐增大的结构元素会导致提取的DTM过于平坦.针对过度过滤导致地形细节丢失问题,提出了一种带有约束条件的过滤方法,该方法根据地形起伏程度设定阈值,通过阈值控制运算结果,并以中国自主研制的机载激光扫描测距系统所产生的数据为例,证明该方法的可行性及有效性.     

数字正射影像结合LiDAR数据在山区测绘中的应用

随着信息化社会的到来，现代水利测绘已经由传统测绘向信息化测绘发展，无人机技术应用于测绘行业推进了信息化测绘进程。本文探讨了如何有效利用无人机技术解决测绘领域在山区遇到的问题。固定翼无人机能及时获取地面数字正射影像数据，捕获裸露地面的平面和高程，但是无法获取植被覆盖下的地表高程信息，因此，本文通过机载激光雷达获取植被覆盖下的LiDAR点云数据；将二者数据相结合，再通过EPS软件生成三维地表模型，可以快速获取任何测区地物和地形数据，不仅提高了工作效率，还降低了外业劳动强度。     

激光点云与影像点云辨析

正一、引言三维激光扫描技术是一种获取城市三维空间数据的新手段,20世纪末出现后,该技术逐渐成为摄影测量、遥感等领域的研究热点。按照载荷平台的差异,三维激光扫描主要分为地面、车载和机载3类。其中,地面激光扫描仪如国外的Faro Focos3D、国内的LS300等通常被安置在地面三脚架上,车载激光扫描仪如iScan移动测量系统等安置在汽车上,机载激光雷达主要在飞机、热气球等移动搭载平台上应用。随着光学、电子学的不断发展,以及GPS技术、惯性导航技术、CCD影像及激光测量技术的发展与成熟,多平台和多传感器集成技术成为获取地球空     

机载激光扫描测高数据滤波

机载激光扫描测高数据的滤波和分类是获取高精度数字高程模型的关键,也是国际上目前研究的重点和难点之一。本文详细研究了机载激光扫描测高数据滤波的方法,对现有各种滤波算法进行了综合评价,指出了现有方法的不足,在此基础上首次将"移动曲面拟合预测"滤波算法用于机载激光扫描测高数据滤波处理。试验结果表明该算法自适应性强,计算速度快,滤波效果好。通过对不同测区的数据进行实验,给出了滤波前后的对比结果。     

ALS70机载激光扫描系统在基础测绘中的应用

一、ALS70机载激光扫描系统介绍 ALS70机载激光扫描系统主要由系统控制器、激光控制器、相机控制器、激光扫描仪、操作终端、导航终端等组成。机载激光扫描系统以激光测距原理为基础,由扫描仪发射激光脉冲,通过激光控制器来记录接收脉冲的回波信号,利用发射与接收的时间间隔并结合激光扫描参数来计算地物目标的三维坐标。     

城区LiDAR点云数据的树木提取

机载激光扫描(LiDAR)可以快速获取地球数字表面模型.提出一种适合复杂城市环境的机载激光扫描数据提取树木的算法:首先对DDAR数据滤波生成DTM,提取地物点;然后对地物点进行区域增长运算,使用面积阚值滤出大的区域;再计算出LiDAR数据点的梯度值,根据梯度阈值分离出树木点;最后结合梯度阈值分割和区域增长分割的结果实现树木点的最终提取.实验结果表明,使用新算法在城区环境中能从LiDAR数据中较好地提取出树木,城区树木提取率达到85.4%,提取正确率为86.1%.     

利用激光扫描测量云图提取地图修测数据试验研究

激光扫描测量是近年来发展最为迅速的测量技术之一，目前已在机载地形测绘、机载水深测量、机载防撞探测等众多领域得到应用。利用车载激光扫描测量技术完成地形图修测、三维场景重建、建筑模型制作以及工程测量等任务，是近年来激光扫描测量技术应用研究的一个重要方向。本文概要介绍了以地形图修测应用为目的，开展车载激光扫描测量试验及数据处理研究的基本情况，提出了利用激光扫描云图进行地图修测数据处理与提取的基本流程和方法，通过试验初步验证了激光扫描测量试验系统的测量精度及数据处理与提取方法的可行性。     

机载三维激光扫描的实时一体化摄影测量及数据处理

结合机载三维激光扫描实时一体化技术进行研究,从系统设计、航测规划、空中测量、地面监控、质量检查、DEM重采样等核心环节按“实时一体化”要求进行了详细设计和深入实践。从而为实时一体化测量提供了前中后期的配套模块,为机载三维激光扫描具体应用提供了详细的应用方案,为快速精确获取全方位、立体化地理数据提供了技术支持。实验表明,该方案能最大程度地满足军事地理数据的实时获取要求。     

基于机载三维激光扫描的实时一体化摄影测量及数据处理

课题结合机载三维激光扫描实时一体化技术研究,从系统设计、航测规划、空中测量、地面监控、质量检查、DEM重采样等核心环节按“实时一体化”要求进行了详细设计和深入实践。从而为实时一体化测量提供了前中后期的配套模块,为机载三维激光扫描具体应用提供了详细的应用方案,为快速精确获取全方位、立体化地理数据提供了技术支持。实验表明,该方案能最大限度满足军事地理数据的实时获取要求。     

最小二乘曲面拟合的LiDAR数据滤波方法

机载激光扫描技术(LiDAR)可直接获取数字表面模型,但要获得高精度的数字地面模型(DTM)需要滤波去除地物点,这是一项十分复杂和耗时的工作。本文提出一种基于二次多项式的局部最小二乘拟合滤波算法,对数据进行规则格网化处理,对每个格网的数据进行局部最小二乘拟合滤波处理,并缩小格网大小迭代进行滤波。实验结果表明提出的方法能得到很好的效果。     

基于激光扫描技术的建筑物三维重建

三维激光扫描技术作为一种新型高精度的全自动立体扫描技术,区别于传统的单点式测量,它能够快速获取被测物体表面大量的三维空间坐标。同时获得的点云数据不仅能够直观地表现出物体属性,还能构造出目标物的三维模型进行规划分析,大大推动了数字城市的建设进程。而本文详细介绍了三维激光扫描技术,并结合实际案例来阐述利用地面激光扫描仪对青岛市某高层建筑进行外业测量以及点云数据处理,最终利用Realworks和Sketchup软件对点云数据进行三维重建及展示。     

关于空间信息获取技术的分析

空间3维信息获取技术与应用正在世界范围内蓬勃发展,新理论、新技术、新方法层出不穷,新思维、新方向更推动了地理信息产业不断向前发展。航空摄影技术与摄影测量技术;机载与地面激光扫描、地面移动测量与GPS定位等传感器的精度与速度都有了明显的提高。无人机、飞艇等低空获取技术在城市空间信息的获取和更新方面发挥了积极的作用。本文对数字城市建设中的信息获取技术进行了讨论,并对航空摄影、机载3维激光、无人机、飞艇等3维信息获取方法进行了阐述,立足关注自主创新产品,突出各个领域技术合作与互补,推动数字城市建设更上新台阶。     

高分辨率机载SAR影像判读实验

近年来机载SAR系统在国内得到快速发展。由于SAR系统具有不同于光学传感器的成像机理,因而可以提供全新的数据获取手段和不同的地物信息。利用高分辨率机载SAR影像进行解译时必须熟悉其成像机理和图像信息特点,充分了解SAR图像解译标志的特点和各类地物的解译规律。本文以高分辨率机载SAR数据为基础,对比光学影像,从SAR成像特点和地物散射特性出发,对SAR影像进行了目视解译,分析了SAR影像在地形地物要素识别中的应用潜力。     

机载多光谱LiDAR的随机森林地物分类

机载多光谱LiDAR技术利用激光进行探测和测距，不仅可以快速获取地面物体的三维坐标，还可以获得多个波段的地物光谱信息，可广泛用于地形测绘、土地覆盖分类、环境建模、森林资源调查等。本文提出了多光谱LiDAR的随机森林地物分类方法。该方法通过对LiDAR强度数据和高程数据提取分类特征，完成多光谱LiDAR的随机森林地物分类；并分析随机森林的特征贡献度特性，采用后向特征选择方法实现分类特征选择。通过对加拿大Optech Titan多光谱LiDAR数据的试验表明：随机森林方法可以获得较好的地物分类精度，而且可以适当地去除部分冗余和相关的特征，从而有效提高分类精度。