基于几何特征的建筑物点云配准方法

针对规则建筑物点云数据特点,基于测量平差理论,提出一种基于点、面几何特征的点云配准算法。首先利用建筑物点云数据中平面与平面的重合关系,推导了基于特征面的点云配准模型|而后结合基于特征点的点云配准模型,给出基于点、面特征的点云配准模型|最后利用实测数据进行实验,证实该方法能在一定程度上提高点云配准精度。     

基于异常误差补偿的多期水准网动态平差

针对水准网中的异常误差,采用函数模型异常误差补偿方法抑制其影响,提高水准网平差精度。首先采用最小二乘方法获得各观测值残差,通过假设检验确定异常误差位置;将异常误差作为待估参数进行解算;最后扣除异常误差,利用"干净"观测数据进行平差获取水准网点的高程与垂直运动速度。采用山东省两期二等水准网观测数据进行试验,该方法进一步提高了水准网平差的可靠性。     

空间测角网三维平差

空间测角网三维平差,就是根据观测的水平方向值和垂直角计算出各方向间不受坐标系约束的空间角,将由空间角组成的空间测角网纳入参心空间直角坐标系中进行平差,求得待定点的参心空间直角坐标、大地经纬度、高斯坐标和高程。这样,既可克服需将测站坐标系和参心空间直角坐标系相联系而进行天文观测的弊端,又可使平差值免受垂线偏差的影响,从而开拓了三维平差的应用前景。     

病态模型平差的变分正则化方法

本文对病态模型平差问题进行研究,指出由于模型病态将引起平差结果的摄动,而根据Тихонов的变分正则化理论可构造出一种抗摄动的平差方法.文章通过理论分析和计算实验证明,只要合理的选择正则化参数α,就可使平差结果的均方误差比传统的最小二乘估计小,从而改善平差结果的精度.     

多轨道时序InSAR拟稳基准平差方法研究

以我国重点沉降区(华北平原)为研究区,分析多条相邻轨道InSAR监测结果中入射角差异、形变参考点差异和大气相位差异的影响,通过引入拟稳基准平差方法,综合考虑水准基岩点、InSAR形变参考点、CORS站等因素选取拟稳点,对研究区InSAR监测结果进行稳定性分析。采用拟稳基准平差方法对时序InSAR监测结果进行整体平差,实现大范围多轨道InSAR垂直形变场基准统一。基于InSAR相邻轨道重叠区多余观测值对平差结果进行内符合精度检验,拟稳基准平差后平均误差优于5 mm,中误差优于9 mm;基于CORS站垂直位移监测结果对平差结果进行外符合精度检验,两者吻合程度较好。     

GPS测站所处构造位置的统计检验

运用方差分析理论,基于有约束和无约束平差所得到的方差的统计特征,给出了一种根据复测结果判别一组测站是否位于同一构造块体上的假设检验方法。该方法实质上是通过方差比,检验某组测站位于同一构造块体的约束是否正确,从而达到判别的目的。这一方法已实际应用于华北地区ＧＰＳ复测资料的分析［７］,取得了较好的效果。     

重力仪格值的微小变化对重力基点网的影响分析

在重力基点网的平差工作中,笔者通过遇到实际问题的对比分析,探讨了重力仪格值的微小变化对基点网的影响。格值的微小变化对基点网中实际联测的路线产生的是整体抬高和降低的效应,实际联测的闭合环的闭合差基本不变,而已知重力基点的值不变,对于带有附合路线的闭合环的闭合差就发生了很大的改变,从而影响了整个网的计算精度和基点的重力值。     

GPS测站位移速率的解算方法

对目前4种常用的利用GPS复测资料解算测站位移速率的方法进行了分析，通过实例对比了4种方法的结果。坐标法可以直接利用多期复测结果得到测站大地坐标，但要求坐标在同一参考框架内，并采用相同的参考椭球；基线方法可以消除或削弱观测系统的系统误差，与参考框架无直接关系，但在平差计算时至少要引入1个起算点，起算点高程方向的误差会削弱其他点平面坐标的精度，并进而影响位移速率的精度；在选定不同基准解算位移速率时相似变换方法是十分有效的，但如果复测结果不在同一参考框架中，其结果存在框架不一致所带来的误差；QOCA方法能够综合利用多种观测数据，可以把区域观测数据和全球观测数据稳健地结合起来，在削弱观测期间突变因素的影响方面比其他方法具有便利之处。     

基于点云去噪的球形标靶中心拟合研究

以球形标靶作为同名特征点进行点云数据配准时，若标靶附近有干扰物或扫描的标靶点云含有大量噪声，会对点云配准质量造成很大影响。针对目前点云配准对标靶自身噪声有所忽略的问题，分析球形标靶的特点，探讨小波阈值去噪方法的适用性，并对去噪小波基函数的选取进行实验，提出球形标靶点云离散噪声小波阈值去噪方法。实验表明，标靶自身点云的去噪不可忽视。分析结果表明，该方法能够更有效地滤除球面外围粗差噪声，单个球形标靶的中心位置拟合精度提高约0.8 mm，相较标靶球未经去噪的拼接结果，扫描物特征检查点的坐标拼接误差减小约5 mm，点云总体配准精度提升约20％，是一种有效的点云数据配准预处理方法。     

卫星钟差实时估计的收敛分析

就测站数量、观测时间和测站分布对估计钟差的影响进行了研究,结果表明：增加测站数量和观测时间,均有利于提高卫星钟差的估计精度;但随着测站个数的增加,计算耗时会随之增加,从而影响钟差的实时使用,因此,从兼顾钟差的精度和实时应用两方面考虑,只有选择适当的测站分布和测站个数,才有利于钟差的实时估计和应用。PPP定位中,基于估计钟差的收敛时间比基于IGS最终钟差的收敛时间更长。     

交叉点结构特征约束的机载LiDAR点云与多视角航空影像配准

针对机载点云与航空影像配准精度受点云密度影响较大的问题,本文提出一种交叉点结构特征约束下的机载点云影像配准方法。该方法充分利用激光测距精度较高这一优势,采用点云中的平面结构对影像区域网进行绝对定向约束。首先,利用POS辅助平差后的影像内外方位元素和影像交叉点结构匹配结果,以反投影距离为测度,按照最小二乘准则交会得到交叉点物方结构;然后,在LiDAR点云中自动探测交叉点结构的同名LiDAR平面点;最后,进行交叉点结构特征约束下的航空影像联合区域网平差,得到精确的相机内参数和影像外方位元素。实验结果表明,本文方法在平面和高程方向上均可达到1~2个像素的配准精度。与基于建筑物角特征的配准方法相比,有效克服了点云密度对配准精度的影响,当点云密度较低时,本文方法依然可以取得较高的配准精度。     

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改进权重的迭代最近点算法在点云配准中的应用

针对传统迭代最近点算法不具备抗差性的难题，利用迭代最近点算法配准残差的分布规律，综合M估计及选权迭代思想，提出改进权重的迭代最近点配准算法。根据每个点对配准计算出对应的初始权重，然后在附加点对权重的基础上使用选权迭代法计算出满足条件的权重，以达到抵御粗差的目的。结果表明，选权迭代过程能合理改善三维空间转换参数计算的结果，提出的改进算法较适合含粗差点的点云数据的配准。     

基于虚拟特征点的三维激光点云粗配准算法

在地面三维激光点云特征提取的过程中,由于三维点云数据采集仪器、采集方法及后期处理等因素影响,依靠传统的基于曲率、法线等几何特征及统计学算法提取出的点云特征数量较多且存在较大误差,若使用其直接作为特征点数据进行点云粗配准,很难提高点云粗配准的精度及速度。因此,本文在对点云数据实际空间分布结构分析的基础上,结合特征点提取算法、法向一致化算法、PCA（Principal Component Analysis）方法及特征点聚类等方法,提出了一种三维激光点云数据虚拟特征点拟合算法。该算法生成的虚拟特征点是由点云实际的特征点拟合得到,或是由位于被测物特征线上的特征点拟合生成的特征线计算得到,该虚拟特征点并不是扫描对象上实际存在的激光反射脚点。通过实验验证,虚拟特征点拟合算法可以较准确地拟合出由于设备及操作方法等原因而未被采集到的建筑物边角点数据,得到的虚拟特征点数据较实际特征点数据具有更少的数据量及更高的精度,使用拟合得到的虚拟特征点可以减少粗配准算法的计算量,提高粗配准算法的计算效率并能获得更精确及可靠的初始配准变换参数。     

基于SAC-IA和NDT融合的点云配准方法

提出一种基于采样一致性初始配准（SAC-IA）和正态分布变换（NDT）配准融合的点云配准方法。首先计算出待配准点云和目标点云的快速点特征直方图(FPFH）特征;然后依据该特征,利用SAC-IA算法求出初始转换矩阵,完成初始配准;最后在初始配准的基础上,利用NDT算法对两片点云进行精配准。实验结果表明,该方法的配准精度显著优越于ICP算法,且配准效率也有所提升。     

三维激光扫描变形可监测性指标的确定

将三维激光扫描技术应用到变形监测中,对三维激光扫描测距、测角、光斑及配准误差进行分析,给出点云误差椭球模型。利用得到的误差椭球半轴长度和点位误差极限值的关系,推导点云变形可监测性指标。最终通过模拟的滑坡实验,验证了该变形可监测性指标的可行性。     

基于一致性球的点云配准算法研究

针对三维建模中经典ICP算法在点云重叠度低时配准精度不高的问题，提出一种基于一致性球的配准算法。该算法在寻找对应点方面，将球体的旋转不变性与基于邻域的SVD正交一致性算法结合起来，使得配准算法能够获得较高正确率的对应点，并以此为基础进行扩散，得到更多的对应点；再使用刚性约束对错误点对进行剔除，最后使用四元数法求解变换矩阵。该方法不仅克服了传统ICP配准算法的缺陷，而且精度也优于传统ICP配准算法。     

基于点面关系构建的线基元点云配准算法

针对传统的点特征点云配准算法不能解决缺失同名点的配准问题,从点在平面上的几何关系出发,利用具有较强几何约束能力的直线特征,推导出基于单位四元数表征的无需同名直线端点完全对应的点云配准模型。结果表明,该模型不仅能够同步求解配准参数,还适用于大旋转角的配准问题,同时降低了配准模型对参数初值的要求,增强了配准模型的稳定性和实用性。