机载LiDAR数据加工DEM产品技术研究

重点讨论基于不同软件平台下,机载LiDAR数据加工DEM测绘产品工艺技术研究。针对原始LiDAR点云集数据拼接、系统精度纠正、预处理→地面高程点提取→非地面点滤波分类→数字地面模型编辑→数字高程模型网格化→DEM产品质量检验等生产工艺流程进行研究。通过对LiDAR数据滤波分类处理算法应用研究,实现不同地物类别点云自动化提取。同时针对高精度的DTM、DEM数模产品拓展应用,重构地表模型三维虚拟成像。     

面向东川复杂山地泥石流沟谷三维地形建模及特征分析的无人机遥感探测应用研究

以云南省东川区小江流域中游左岸大白泥河支流的泥石流沟谷为研究对象,利用无人机遥感技术采集该泥石流沟谷地表地貌数据,提出结合地面三维激光扫描建模数据进行同名地物控制点提取,实现无人机影像数据的绝对定向方法。通过Smart3D影像数据处理,构建研究区三维地形模型,得到数字正射影像（Digital Orthophoto Map,DOM）、数字表面模型（Digital Surface Model,DSM）和高密集匹配点云。利用PhotoScan软件中的不规则三角网渐进加密技术对点云数据进行处理,得到0.5 m分辨率的数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）。结合ArcGIS和Cloud Compare中的相关地形分析模块,实现对该段泥石流沟谷地区的地形特征分析。基于无人机遥感的泥石流沟谷地形建模及特征分析研究中采用的技术路线和方法,对于定性、定量探测高原复杂山区地质灾害及其监测、防治等具有重要实证案例参考价值与实践指导意义。     

三维激光扫描技术获取高精度DTM的应用研究

三维激光扫描技术又被称为实景复制技术,是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命,它突破了传统的单点测量方法,具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据,因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。本文将以一工程边坡为例讨论利用三维激光扫描技术快速获取数字地形模型的方法,着重论述三维点云数据的获取、拼接、坐标校正、去噪及数字高程模型的生成方法,由此得出在一定空间范围内利用三维激光扫描技术快速获取高精度高分辨率的数字地形模型具有可行性。     

一种地面三维模型的快速自动生成方法

以陕北某矿一盘区地形图为例,利用MapGIS软件和Surfer软件,通过提取地形图上高程控制点的图元,在MapGIS软件下将这些图元转换成地面高程控制点的X、Y坐标及地面高程Z数据,在Surfer软件下生成地面三维模型。该方法不用对地形等高线矢量化和赋高程属性,可快速生成地面三维模型,满足矿区实际生产需要。     

种地面三维模型的快速自动生成方法

以陕北某矿一盘区地形图为例,利用MapGIS软件和Surfer软件,通过提取地形图上高程控制点的图元,在MapGIS软件下将这些图元转换成地面高程控制点的X、Y坐标及地面高程Z数据,在Surfer软件下生成地面三维模型。该方法不用对地形等高线矢量化和赋高程属性,可快速生成地面三维模型,满足矿区实际生产需要。      

不同地形特征下的TLS点云空洞修补精度分析

点云空洞修补是三维激光扫描(Terrestrial Laser Scanning,TLS)技术运用于山地测绘中的一个重要数据处理环节。本文构建了一套基于山谷、山脊和河滩三种地形特征的针对山地测绘的TLS点云空洞修补精度分析方法。并对Geomagic Studio提供的修补算法对不同地形特征下点云空洞中的修补精度进行评价。此外,还通过对比分析实验证明了点云空洞范围内地形特征线的位置与空洞的修补效果之间有密切联系。这为山地区域地面点云空洞修补方法的精度评价提供了一种新的方法。该方法也可以在后期针对复杂地形的点云空洞算法的研究中作为精度验证与评价的方法之一。     

基于车载三维激光扫描系统的滑坡变形监测方法

在简述现代变形监测主要方法的基础上,着重阐述了基于车载激光扫描系统的变形监测方法,以灰色系统理论为基础推导了基于点云数据的滑坡变形监测模型,探讨了滑坡监测点选取方法。利用车载激光扫描系统对某区域进行滑坡监测,采用灰色模型方法对监测点数据进行分析预测。实验结果表明:利用车载激光扫描点云数据进行滑坡监测具有可行性。     

三维激光扫描技术在滑坡物理模型试验中的应用

大型滑坡物理模型试验中常采用高精度的特征点监测,缺少整体变形资料;而三维激光扫描技术可以高精度、快速、完整地扫描实物,获得海量的点云数据,构建实物的数字化模型,从而详细描述表面细部状况。将三维激光扫描技术引入到滑坡物理模型试验坡体表面整体变形监测中,通过数字仿真试验对点云数据4种变形测量方式进行了对比和评价,推导了点云数据单个扫描点的空间位置精度的评价模型,对点云密度进行了理论分析。通过滑坡物理模型试验实例,采用点云比较、重心法、点云叠加方法测量模型的整体变形和单个监测点的位移,对滑坡不同演化阶段变形特征进行了综合分析。研究表明:空间位置精度的评价模型、点云密度模型为三维激光扫描变形监测的测量成果评定,测量方案的优化设计提供了必要的理论基础。点云叠加、点云比较为面测量,可以获得整个模型坡面的变形和位移情况,测量模型的变形趋势和变形量级,重心法、拟合法则属于点测量,可以获得单个监测点准确的位移量。基于三维激光扫描技术坡面监测是结合点测量和面测量的优势,在保证高精度特征点监测同时,获得模型坡面的整体变形和位移。     

先进星载热发射和反射辐射仪（ASTER）——地质学家的最佳选择

航天遥感技术的发展为地质学家提供了大量可使用的遥感数据.在这些遥感数据中,ASTER具有从可见光到热红外的较宽的波谱范围,能满足对大多数矿物、岩石划分的需要.ASTER的多波段数据除了可以用传统的数据处理方法处理之外,还可以利用高光谱的岩矿信息识别与提取技术进行数据处理,得到更精确的矿物、岩石分类结果.利用GIS评价模型处理ASTER遥感解译的蚀变岩石信息,可以得到精确的遥感异常,从而指导找矿勘查工作.     

Lidar点云数据中建筑物的快速提取

Lidar技术可快速获取地表的高精度三维点云数据, 目前对此类数据的分类却是速度慢、精度低, 尤其是城市区域建筑物和树木靠得较近时更是难以准确提取建筑物.介绍了一种基于点云数据生成距离影像, 而后引入对比度纹理辅助的点云数据建筑物快速提取方法.结果证明, 该方法不需要其他辅助数据就能实现点云数据中建筑物的快速提取.      

基于点云数据的黄土公路边坡病害识别

公路边坡病害巡查是高速公路安全运维的重要工作之一。鉴于当前人工巡查的局限性,提出了一种基于无人机倾斜摄影技术实现三维重建和点云数据分析的公路边坡坡面病害巡查方法。研究结果表明:无人机倾斜摄影可以快速获得研究区的实景影像和点云数据,通过三维模型重建和点云数据分析,能够高效定量地识别出坡面变形、冲沟以及排水沟淤堵等边坡病害;点云数据对比算法对边坡病害识别结果有较大影响,相比最邻近点云比较方法和基于法向量的点云比较方法,点云网格比较方法更适用于公路边坡坡面病害识别。该方法提高了边坡巡查的效率,弥补了人工巡查的不足。     

复杂地层建模与三维可视化

提出了一种新的复杂地层建模方法。该方法先将离散的钻孔数据点分类,而后将不同类的离散数据点用径向基函数进行拟合;所生成的拟合曲面相交、裁剪得到地层的空间范围;由离散的数据点以及拟合插值点生成地层交界面格网,再经过计算机图形处理生成地层模型的三维图形。利用该方法对复杂地层建模,自动化程度较高、效果较好。     

基于强震台网观测的快速震灾评估系统的设想

通过实时地震观测数据获取能力和计算机性能的巨大提高 ,快速生成仪器观测的地面运动和地震动强度空间分布成为可能 ,利用这一成果结合地震灾害易损性研究成果和地震灾害评估模型 ,可以对破坏性地震造成的损失进行快速评估 ,为地震应急响应和决策指挥提供更可靠的信息支持。本文概述了利用强地面运动加速度观测资料进行地震灾害快速评估方法在国内外最新进展 ,提出了利用我省强震台网观测资料进行地震灾害快速评估的基本思路。     

基于机载LiDAR数据的海地地震震后建筑物信息提取与三维建模

机载激光雷达技术(LiDAR)可以直接获取地表高精度三维信息,载有LiDAR设备的飞机可深入到震后交通遭受严重破坏的重灾区,快速对大范围区域进行数据采集及数据分析,为灾情信息获取与评估以及震后救援提供技术支撑。本文对获得的海地雅克梅勒(Jacmel)地区震后LiDAR点云数据进行了处理和分析,通过提取建筑物矢量,生成数字地表模型(DSM),探索了震后建筑物信息提取及三维建模方法,创建了真实可量测的三维建筑物模型。结果表明,由于雅克梅勒地区距离震中较远、建筑物破坏程度较低,震后大部分建筑物完好,基于激光点云数据的震区建筑物三维重建效果较好。     

基于三维激光扫描的锦屏地下实验室岩体变形破坏特征关键信息提取技术研究

针对施工期的中国锦屏地下实验室二期工程,利用三维激光扫描技术对各个实验室进行持续观测,得到开挖面原始点云数据,并通过一系列数据处理获取实验室轮廓变形、岩体结构及岩体破坏定量化表征信息。实践表明,利用CYCLONE软件处理原始点云数据,能够准确地获取实验室开挖后轮廓随时间的变化,精度满足工程要求,经现场围岩变形破坏特征证实数据处理结果符合实际规律;利用CYCLONE及基于结构面单位法向量的产状算法亦可准确快速地获取结构面产状,测量结果与传统方法结果相符。此外,利用CYCLONE、Geomagic Studio、3DMAX处理原始数据亦为统计实验室围岩破坏程度提供了简便高效的方法,获取的破坏区深度及体积与其他手段测量值基本一致。与点式监测技术相比,基于三维激光扫描的深埋硬岩隧洞监测与数据处理具备同时获取全场变形且快速、安全、高效的优势,对于研究深埋硬岩隧洞岩体力学行为是一种十分有效的技术手段。     

机载高光谱CASI/SASI数据几何校正及精度评定

机载高光谱具有高光谱分辨率和高空间分辨率的特点,展现出了独特的优势。机载高光谱数据的几何校正精度,直接影响着数据能否正常使用,是数据预处理中的关键问题。传统的空中三角测量技术必须依靠地面控制点才可以解算影像的外方位元素,工作量大,而且在无法测量地面控制点的区域不能使用。本文在分析CASI/SASI系统几何校正原理的基础上,结合POS AV系统,设计了一套几何检校方案;检验结果表明,在测区范围内无地面控制点的情况下,利用检校场飞行解算的相关数据,CASI/SASI高光谱数据的几何精度达到了要求。     

AutoLISP编程在工程计算中的应用

三维实体重构是工程规划和设计以及管理等各项技术的基础。采用AutoLISP编程方法,基于距离反比加权法和Delaunay三角网法插值原理,开发出了一套工程数据处理程序。该程序能进行离散点数据插值、三维数字地面模型的生成、三维实体重构和工程土方量计算。采用这一方法编制的程序具有移值性强、操作方便直观、适用范围广、计算精度高等特点。同时,该程序能大大减轻工程人员的工作强度,提高工作效率。该程序的使用不仅有利于设计人员对工程计算结果的判断和利用,而且有利于设计人员对设计作出及时地调整,从而达到优化工程设计、减少工程费用的目的。     

用InSAR技术提取数字高程模型的研究

合成孔径雷达干涉测量(InSAR,Synthetic Aperture Radar)是一种获取地面数字高程模型(DEM)和探测地面微小形变的新技术。这里概述了干涉测量的发展历史,介绍了干涉测量的基本原理,并利用青藏高原库塞湖地区的数据对干涉测量获得地面数字高程模型进行了详细的阐述,最后对生成的地面数字高程模型进行结果分析。     

重、磁、电数据处理软件系统RGIS3．0简介

RGIS3.0是基于MapInfo二次开发技术和普通微机Windows平台,利用Visual Basic语言和混合语言编程技术开发的具有重力、磁法等空间数据可视化管理,数据预处理,数据处理与反演,电法数据正反演,基于GIS的图表、图形、图像处理及规范制图的一套多功能应用软件系统.该系统基本涵盖了当前重、磁、电数据处理与反演解释通常所使用的方法及成果表达功能,可以满足基层物探工作与普通科研工作对异常进行数据处理与反演解释的需求.     

MODIS逐日积雪产品去云算法研究

由于积雪和云的反射特性, 使用光学遥感监测积雪受到天气的严重干扰, 对研究区云量的分析表明, 无论是MOD10A1还是MYD10A1, 云都是影响该产品对研究区积雪进行实时监测的最大影响因素. 综合不同去云方法, 利用MODIS逐日积雪产品和被动微波数据AMSR-E雪水当量产品, 生成了MODIS逐日无云积雪图像, 并利用研究区85个地面气象观测台站提供的雪深数据对合成的单日无云积雪产品进行验证. 结果表明: 当积雪深度>3 cm时, 新产品的积雪分类精度达到91.7%, 该产品对实时监测青藏高原积雪动态变化具有重要的使用价值.