机载激光雷达助力三维GIS

机载激光雷达作为精确、快速获取三维数据的技术正在逐步得到广泛认同。激光雷达是一种集激光测距、数字航空摄影、全球定位系统和惯性导航系统等多种尖端技术于一身的空间测量系统。通过高速激光扫描测量的方法,大面积高分辨快速获取被测对象表面的3维坐标数据,可以快速、大量地采集城市3维数据信息。与传统的测量方法相比,机载LIDAR技术具有高效、高精度、全天候、信息丰富等特点。这种技术的研究与应用在国内正逐渐兴起,     

Leica机载激光雷达应用研究

一、ALS50-Ⅱ简介 机载激光雷达(Airborne Light Detection AndRanging,简称LiDAR)测距系统是集激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术于一体的空间测量系统.作为一种新型传感器设备,在国内外被越来越多地广泛使用.例如机载LiDAR系统的典型代表--Leica Geosystems公司的ALS50-Ⅱ机载激光扫描集成系统,具有大孔径、低惯性、高速扫描镜,最大飞行高度为6 000 m AGI,最大扫描角度为75°.     

大比例尺GIS数据更新服务框架综述

CAD数据在图形表达、存储和管理上表现非常完美,能满足现在大部分的图形绘制应用。但是,CAD数据不能很好地保存和管理与空间位置相关的属性信息,使得这种数据格式并不能很好地支持图、属兼顾的GIS应用。从现有的CAD数据转换、更新GIS数据库并不是一个简单的数据格式转换的过程,其间涉及到数据模型的转换、存储管理方式改变等众多复杂问题,其研究的进展将会直接影响到目前GIS数据更新模式、过程。本文从CAD、GIS数据特点入手,以将现有CAD数据采集自动更新到GIS数据库目标,从系统架构、功能结构和工作流程等几个方面对大比例尺GIS数据更新服务框架展开论述。     

城市GIS基础图库的更新

本文主要结合对常州市规划局城市地理信息中心基础图库的更新，探讨对城市GIS基础图库更新的技术途径。     

数字地形图向GIS数据转换处理方法的探讨

本文将数字地形图的数据结构与以Ａｒｃ／Ｉｎｆｏ为基础的ＧＩＳ数据结构进行对比,并结合本单位的数字地形图特点,介绍了数字地形图数据向ＧＩＳ方向数据转换的处理方法。     

面向GIS的基础空间数据加工模式的探讨

以济南市1∶500数据整理为对象,利用Geoway软件平台,将一套外业采集数据整理成两套数据成果,为后期的基础地理信息数据入库和数据库的维护、数据修测更新提供一种新的作业思路。     

GIS在我国岩土工程中的应用

介绍国内GIS在岩土工程中的应用实例、应用范围及研究水平、发展方向。     

新一代三维GIS在自然资源与不动产信息管理中的应用

自然资源部要实现山、水、林、田、湖、草等自然资源与不动产登记的一体化管理,必须统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋及流域上下游,实现国土空间中各类自然资源与不动产登记数据的融合衔接。但是传统二维GIS在全要素信息表达、多类型资源拓扑表达及资源资产监管分析等方面都存在不可避免的短板。为弥补二维GIS的不足,新一代三维GIS技术体系逐渐形成,包括能够全空间表达自然资源与不动产对象的数据模型,面向多尺度、多源、异构三维数据的融合技术,以及三维空间分析与计算技术,实现了对自然资源与不动产信息管理的全面升维。本文在新一代三维GIS技术的基础上,建立自然资源与不动产信息管理平台,以全新视角认知山水林田湖草生命共同体,提升自然资源与不动产管理系统的服务能力,实现自然资源和不动产信息的一体化管理、用途管制及辅助决策能力。     

基于BIM+GIS融合的技术应用分析

在数据层面将BIM与GIS两种技术进行融合和交互利用可达到集成应用的目的,能有效提高数据精确度和使用效率,但目前没有一种数据结构能整合BIM和GIS数据.在对BIM和GIS技术融合进行分析的基础上,研究了BIM+GIS融合技术的实践、应用价值、面临的困难以及解决途径.     

面向复杂山地的机载LiDAR与无人机影像融合应用

本文针对LiDAR点云与无人机影像数据特征的优缺点,利用LiDAR点云与无人机DOM影像融合,将影像数据光谱信息赋给LiDAR点云数据,使其不仅具备精准的空问结构信息,还能得到清晰的纹理信息.为验证融合数据应用的可行性与数据提取的准确性,对融合前后的点云数据进行地面点提取与DEM构建.试验表明:将无人机影像的光谱信息赋...     

机载激光雷达数据的建筑物三维模型重建

机载激光雷达技术可以快速获取建筑物高精度高密度的三维空间信息.文章提出一种建筑物三维模型重建方法,该方法利用栅格数据使用RANSAC算法提取建筑边界上的长线段,采用规则化策略获取建筑轮廓;在模型生成阶段,基于原始点云和屋顶拓扑关系约束,获取屋顶间的交线和交点,并结合已得到的建筑边界、屋顶间交线和交点获取三维建筑模型.实验结果表明,该方法思路清晰、科学可行且适用性强,提取的建筑边界和模型垂直精度高.     

基于可移动角点的航空和地面LiDAR数据配准

针对航空和地面LiDAR数据配准中点云数据的共轭特征较少且精度差异较大的问题,提出了一种基于可移动角点的航空和地面LiDAR数据配准方法:从航空和地面LiDAR数据中分别提取相应的建筑物角点,采用6参数模型对角点进行初始配准;以地面角点为参照,利用迭代移动方法对误差较大的航空角点进行修正;最后根据移动后的航空和地面角点计算获得点云配准关系。实验结果表明,该文方法可取得较好的点云配准效果,角点修正后能有效提升点云配准精度,适合于含有角点特征的航空和地面LiDAR数据配准。     

GIS空间数据与地图制图融合技术

基于笔者多年从事地图制图的工作经验,以GIS空间数据与地图制图的融合技术为研究对象,首先分析了GIS空间数据的的第四个特征,进而探讨了空间数据与地图表达之间的矛盾,在此基础上,分析了空间数据的地图表达过程,最后,探讨了空间数据与地图制图融合生产系统的应用思路。     

激光雷达技术在我国地形测图中应用前景广阔

激光雷达技术（Light Detection and Ranging,LiDAR）是近十年来快速发展并得到广泛应用的测量手段。美国地质调查局（USGS）、美国国家宇航局（NASA）以及美国地质学会（AASG）已经开始讨论建设全美高分辨率激光雷达数据库。我国正处于东部城市化、土地利用巨变、西部无图而经济高速发展的时期,国家、地方、企业生产单位迫切需要现实性强、精确度高、比例尺大的地形数据产品。满足这些要求的主要途径是采用激光雷达这一先进的测绘技术。我们建议国家、地方与企业统筹规划,各司其职,努力建设我国的激光雷达基础数据库。本文通过Stoker等（2008）介绍的第二届全美激光雷达战略研讨会上论述的激光雷达技术特点、激光雷达数据的科学需求与应用以及商业化运作问题,结合我国目前的激光雷达发展趋势、测绘数据需求以及土地利用变化监测等科学问题,简析激光雷达技术在我国的应用前景。     

半自动机载LiDAR点云建筑物三维重建方法

针对全自动建筑物3D重建存在需要后续人工检验,且发现重建错误需要花费额外时间修改的问题,提出了一种半自动的面向对象的机载LiDAR点云建筑物3D重建方法。基于建筑物类别点云的联通分析和平面生长分割结果,提出了自动的建筑物栋数检测、单栋建筑物外轮廓提取、单栋建筑物内部结构线提取方法;同时,在计算机无法完成部分工作时,人工辅助计算机完成高程阶越线提取、识别建筑物屋顶附属物点云等工作。实验证明,该方法可以适用于高密度机载LiDAR点云数据中城区大部分建筑物的3D模型重建。     

一种机载LiDAR点云电力线三维重建方法

针对直升机激光雷达电力巡线中电力线三维重建方法研究的不足,文章提出一种长距离架空输电线路直升机激光雷达点云数据的电力线三维重建方法,它包括电力线激光雷达点云聚类、悬挂点检测和电力线三维建模等3个部分:首先运用3D连通成分分析分离出某一电力线的点;然后在XOY平面上对某一电力线的点进行线性拟合和格网索引,通过二阶导数分析分离出某一档某一根电力线的点;最后对单根电力线进行三维建模,且三维模型使用比例因子作为抛物线参数。实验表明,该方法在重建过程中对输电线走廊内线路数目、电力线的根数、电力线类型、电力线的空间配置结构、线路长度、线路曲率等因素不敏感,且具有效率高、重建精度高的优势。     

Prediction of L-band signal attenuation in forests using 3D vegetation structure from airborne LiDAR

In this study, we propose a novel method to predict microwave attenuation in forested areas by using airborne Light Detection and Ranging (LiDAR). While propagating through a vegetative medium, microwave signals suffer from reflection, absorption, and scattering within vegetation, which cause signal attenuation and, consequently, deteriorate signal reception and information interpretation. A Fresnel zone enveloping the radio frequency line-of-sight is applied to segment vegetation structure occluding signal propagation. Return parameters and the spatial distribution of vegetation from the airborne LiDAR inside Fresnel zones are used to weight the laser points to estimate directional vegetation structure. A Directional Vegetation Density (DVD) model is developed through regression that links the vegetation structure to the signal attenuation at the L-band using GPS observations in a mixed forest in North Central Florida. The DVD model is compared with currently-used empirical models and obtained better R² values of 0.54 than the slab-based models. Finally, the model is evaluated by comparing with GPS observations of signal attenuation. An overall root mean square error of 3.51 dB and a maximum absolute error of 9.38 dB are found. Sophisticated classification algorithms and full-waveform LiDAR systems may significantly improve the estimation of signal attenuation.     

3D information extraction from laser point clouds covering complex road junctions

An automated method for 3D modelling of complex highway interchanges is presented. Laser data and 2D topographic map data have been combined in an innovative 3D reconstruction procedure. Complex situations as shown in this paper demand knowledge to guide the automatic reconstruction. This knowledge has been used in the fusion procedure to constrain the topological and geometrical properties of the reconstructed 3D model. These additions are needed to take care of the lack of data in occluded areas. Laser data has been segmented and filtered before it is fused with map data. In the surface-growing algorithm combining map and laser points, the laser data is assigned to the corresponding road element. Although results are shown using two specific data sources, the algorithm is designed to be capable of dealing with any polygon-based topographic map and any aerial laser scanner data-set.