基于车载点云空间分布的城区地物分类

城区车载点云数据包含建筑物、树木等不同的地物反射的点的总数,如何对无拓扑、盲目性的激光脚点进行分类成为点云数据后处理的难点。提出一种基于点云分散程度的分类方法:首先构建包围点及其k-邻域点集的最小包围盒,比较其在3个坐标平面的最大投影面积与最小包围盒体积的比值提取面状走势信息;其次比较点集在局部空间的分散程度提取树木点;最后以高程、点云密度作为约束条件进行分类。实例证明,该算法可较好地识别建筑物、树木等地物,具有一定的实用价值。     

基于改进Alpha Shape算法的点云数据岛屿边界提取

针对机载LiDAR点云的岛屿岸线提取过程复杂、附属岛屿岸线难以提取等问题,提出一种基于改进Alpha Shape算法的点云数据岛屿边界提取方法。首先利用布料模拟滤波算法剔除非岛屿点云数据,通过欧式聚类进行不同岛屿的提取,再将岛屿点云数据投影至二维平面,并根据岛屿点云构建格网。在此基础上使用自适应Alpha Shape算法,对提取出的岛屿点云进行边界提取,即可得到岛屿的岸线轮廓。选取新西兰的玛提尤/萨姆斯岛作为研究区域,并将本文算法与Alpha Shape算法进行对比,结果表明：本文算法提取岛屿边界点云的精准度为97.78%,可以准确地提取岛屿岸线,为海岛规划提供参考。     

集成虚拟格网和八叉树的点云数据管理方法

为实现大规模点云的快速组织和检索,提出了基于内外存动态调度的虚拟格网与八叉树相结合的点云数据索引和组织策略。该方法利用虚拟格网对点云进行节点分割和存储,并结合磁盘映射与内外存动态调度技术,将节点进行构八叉树以实现点云数据高效的组织与检索。实验证明,该方法可在计算机内存资源有限的情况下,以较小的内存消耗实现十亿级规模点云的快速组织和检索操作。     

机载LiDAR点云的Delaunay三角网快速生成算法

为了提高机载激光点云的Delaunay三角网生成效率及稳定性,基于分块算法的思想,改进了点云数据的分块方式,利用点云的凸包及重心点进行数据分块,并结合子块中激光点个数阈值进行三角形子块的细分,从而避免了传统子块合并过程中复杂的相邻三角形搜索及优化处理,仅需简单的一步优化即可完成相邻子块的合并,大大提高了算法的效率。经实验证明,该算法简单、高效且稳定性好,尤其对于大数据量的机载LiDAR点云Delaunay三角网生成具有明显的优势。     

HHO-LSSVM算法在匹配地面点云孔洞修补中的应用研究

针对无人机匹配点云经地面点滤波后会存在较多孔洞的问题,提出利用哈里斯鹰算法(harris hawks optimization, HHO)优化最小二乘支持向量机(least squares support vector machine, LSSVM)来进行地面点云孔洞修补。首先利用八叉树结构法对滤波后点云数据进行地面特征点提取,其次采用哈里斯鹰算法对最小二乘支持向量机中的核参数和正则化参数进行优化,并利用组合算法构建匹配地面点云孔洞修补模型。实验结果表明,与单一最小二乘支持向量机相比,组合模型的孔洞修补精度提高了22.3%,其稳定性也得到增强,具备一定的时效性及现实性。     

基于k-d树的多波束点云边缘与孔洞提取算法

多波束测深数据广泛服务于水下地形测量。一些基于测深数据的应用需要提取测深数据的边缘轮廓和探测数据中的空洞。针对已有边缘识别算法执行效率低、边界点提取不完整等问题,通过分析点云模型的局部几何属性,提出一种新的基于k-d树的由粗到精的边缘提取算法。首先抽稀测深数据,基于k-d树建立散乱点云的拓扑关系;然后计算散乱点云法向量,采用距离及角度阈值法进一步提取孔洞与边缘轮廓点并去除错误识别的点;最后基于凹包算法,精确获取边缘轮廓点。在西太平洋海域的实验表明：相较于Alpha-shape和Boundary estimation算法,本算法能够更为精确地识别出散乱点云中的边界点,实用性强。     

形态约束的等深线勾绘方法

提出了基于形态约束的格网等深线勾绘算法。 首先用普通格网等深线勾绘算法得到制图区域的初步等深线,据此建立等深线树,识别等深线之间的空间关系,然后从等深线中提取特征点,建立父子等深线特征点之间的地性线,以地性线为间隔、父等深线为参照,基于形态约束勾绘满足集群等深线特性的子等深线。 试验证明该方法相对普通格网等深线勾绘方法效果较好,满足形态约束条件,适用于等深线的自动勾绘。     

面向CGCS2000的格网坐标转换文件格式设计

基于格网的坐标转换,其过程可分为建立格网和格网内插两部分。建立格网过程中生成的格网文件是格网内插的前提,为了使格网文件便于解释和应用,需要制订合理的格网文件格式。目前,有NADCON和NTv2两种格式可供参考。通过这两种格式的比较分析,认为NTv2格式更优,并将其作为参考,研究了面向CGCS2000的格网坐标转换中所使用的格网文件的具体格式,并以1954北京坐标系（BJS54）到2000国家大地坐标系（CGCS2000）的转换为例,提供了设计样本。     

船载激光扫描点云数据坐标解算方法研究

随着激光扫描技术和定位技术的快速发展,船载激光扫描系统的应用得到逐步推广。但由于商业机密,当前船载激光扫描系统中的点云数据坐标解算方法几乎都没有公开。以由Optech公司的ILRIS-LR型激光扫描仪和Applanix公司的POS MV 320系统组成的船载激光扫描系统的工作原理为基础,分析船载激光扫描点云数据坐标解算中的空间转换过程,推导船载激光扫描点云数据坐标解算的数学模型,实现了面向该系统的点云数据生成。结果表明,该点云数据坐标解算模型具有较好的可靠性和稳定性,可有效地用于船载激光扫描点云数据生成,对船载激光扫描系统具有重要的应用和推广价值。     

GPS卫星伪广播星历技术研究

通过GPS广播星历求出一个时间段内间隔一定时间的离散卫星三维坐标,以这些卫星坐标序列为已知数据反求星历参数的方法,论述和验证了当卫星坐标发生旋转变化时,解算得到的相应地面点坐标的旋转矩阵与卫星坐标发生旋转变化的矩阵具有相同的值。这对于实现GPS加密具有很大的意义。     

大倾斜航空摄影图像地理坐标赋予方法

为了获取大倾斜航空摄影图像中目标点的位置,提出了参照基准图像,基于改进的6参数仿射变换模型进行几何纠正的方法。该方法对基准图像和大倾斜航空摄影图像分别进行角点检测,然后进行配对处理,配对后的相邻角点进行分组后,构建Delaunay三角网,在局部范围内分别进行仿射变换。实验表明,对大倾斜航空摄影图像赋予地理坐标能够达到较好的结果。     

基于总体最小二乘自适应切片的点云孔洞修补

针对普通孔洞修补方法在修补复杂曲面的孔洞无效或者所修补的曲面不光滑等缺点,提出基于自适应切片的孔洞修补方法。首先,在考虑点云局部特征的情况下对整体点云进行自适应切片,在得到切片后引入总体最小二乘进行拟合,最后,在线上取点填充缺失的点云。实验结果表明,采用自适应切片法修补孔洞能够顾及到点云的曲率和密度变化,保持点云的局部特征,用总体最小二乘法拟合切片得到的孔洞填充点云精度较高,光滑性好。通过对比常规方法,可以得到基于总体最小二乘自适应切片方法修补效果更优。     

渤海沿岸固定冰粗糙特征的实测研究

The surface roughness characteristics(e.g., height and slope) of sea ice are critical for determining the parameters of an electromagnetic scattering, a surface emission and a surface drag coefficients. It is also important in identifying various ice types, retrieval ice thickness, surface temperature and drag coefficients from remote sensing data. The point clouds(a set of points which are usually defined by X, Y, and Z coordinates that represents the external surface of an object on earth) of land fast ice in five in situ sites in the eastern coast Bohai Sea were measured using a laser scanner-Trimble GX during 2011–2012 winter season. Two hundred and fifty profiles selected from the point clouds of different samples have been used to calculate the height root mean square, height skewness, height kurtosis, slope root mean square, slope skewness and slope kurtosis of them. The root mean square of the height, the root mean square of the slope and the correlation length are about 0.090, 0.075 and 11.74 m, respectively. The heights of 150 profiles in three sites manifest the Gaussian distribution and the slopes of total 250 profiles distributed exponentially. In addition, the fractal dimension and power spectral density profiles were calculated. The results show that the fractal dimension of land fast ice in the Bohai Sea is about 1.132. The power spectral densities of 250 profiles can be expressed through an exponential autocorrelation function.     

一种无人机影像点云提取海岛自然岸线的方法

针对从机载激光点云中提取海岸线方法的不足,提出了一种基于无人机影像DSM点云数据,结合潮汐模型提取海岛自然岸线的方法。采用计算机视觉理论与方法处理高分辨率无人机影像,获取高分辨、高精度的DSM点云,并由DSM点云生成DEM;通过等值线追踪法自动提取基于平均大潮高潮面的海岛岸线。实验结果表明:该方法提取的海岛自然岸线精度满足海道测量规范相关要求。     

Numerical Tidal Current Modeling Using Fine Boundary Fitted Grids for Tidal Flats

Fine grids with small spacing in boundary-fitted coordinates are normally used to treat thecomputation of fluid dynamics for estuarine areas and tidal flats.However,the adoption of Cartesian com-ponents of velocity vectors in this kind of non-orthogonal coordinates will definitely result in a diffculty insolving implicitly the transformed momentum equations,and also complicate the wet-dry point judgementused for flood areas.To solve this problem,equations in terms of generalized contravariant velocityvectors in curvilinear coordinates are derived in the present study,by virtue of which,anAlternative-Direction-Implicit numerical scheme in non-orthogonal grids would then be easily obtained,and wet-dry point judgement would as well be largely simplified.A comparison is made between the explic-it scheme and implicit scheme,showing that the present model is accurate and numerically stable for com-putations of fluid dynamics for estuarine areas and tidal flats.     

Error Calculation in Maritime Delimitation between States with Opposite or Adjacent Coasts

The sea boundary between two states with opposite or adjacent coasts is defined by the median line between baselines realized on shore lines. As defined in UNCLOS (United Nations Convention on the Law of the Sea), every point of the median line must be equidistant from the nearest points on the baselines from which the breadth of the territorialseas of each ofthe two states is measured. The coordinates of breakpoints of the median line are computed based on known coordinates of baseline points on the shores. What is the precision of computed coordinates? Here we study the error propagation on two reference surfaces: (1) plane and (2) sphere. Moreover, four approaches to breakpoint determination are investigated. Algorithms for computation of the covariance matrix of median line breakpoints both on sphere and plane were developed.     

梯度引导下的分块曲面LiDAR数据滤波方法

根据点云密度确定分块曲面滤波区块的大小,通过构建梯度引导图,引导进行分块曲面滤波,并利用得到的初始结果对滤波进行进一步细化。将最后滤波结果的总错误率与ISPRS提供的测试方法进行比对,在3个测区内总错误率均低于ISPRS提供的方法。实验结果表明,该方法不受建筑物大小的影响,在保证较好滤波结果的基础上,提高了算法的自适应性和滤波的自动化程度。     

缺少已知控制点时的平面控制测量方法研究

在目前海洋测绘中,平面控制测量主要采用静态同步观测方式,通过联测不少于2个已知控制点实施.为探究少于3个已知控制点时能否有效开展平面控制测量,结合工程试验,采用RTX后处理(RTX-PP)技术获得控制点ITRF2014框架当前历元坐标,然后根据已知控制点数量情况,分别采用四参数平面坐标转换、坐标平移转换、框架及历元转换...     

面向拓扑分析的海洋流场临界点提取算法研究

临界点是海洋流场拓扑结构中的重要构成要素,基于临界点的特征提取对于揭示海洋流场拓扑特征、开展海洋流场拓扑分析具有重要意义.本文基于临界点理论和Sperner引理,综合改进后的双线性插值算法和Sperner完全标号法,对海洋流场数据进行了临界点特征提取.首先,在双线性插值算法中添加滑动窗口处理,筛选临界点的候选网格单元,...     

基于计算机视觉的头足类角质颚特征研究Ⅰ:轮廓与特征点提取

轮廓与特征点研究是头足类角质颚形态特征鉴别的基本方法,对于轮廓与特征点的提取最常用的方法是手动描绘与标定,利用计算机视觉进行轮廓与特征点的提取,不仅可以降低手动提取带来的误差、提高准确性,而且更加快速、便捷。文章将利用计算机视觉提取头足类角质颚的轮廓与特征点,首先将自制装置拍摄得到的角质颚三视图放入MTALAB软件中进行编程处理,然后利用Canny算法提取角质颚轮廓,最后根据地标点的定义标定特征点位置并建立空间坐标系得到角质颚的特征点坐标。研究结果显示,利用计算机视觉提取角质颚的轮廓图像以及特征点坐标是可行的,当标准差σ取值为0.1时角质颚轮廓图效果最佳,在得到的轮廓图上进行特征点的标定,通过迭代遍历轮廓图获得各个特征点的空间坐标。研究分析认为,将计算机视觉应用于头足类角质颚形态学的研究可以提高研究的便捷性,同时也为后续的研究提供了新的实验思路和方法。