双通道三维成像激光雷达技术研究

激光雷达作为一种三维测量系统,通过采集的激光测量点(点云)对测量区域实现三维测量覆盖。由于三维测量覆盖的网格密度受测距范围、激光发射频率、扫描角度和扫描频率等因素限制,单通道激光扫描难以完成高网格密度三维点云数据采集。为探索提高激光雷达扫描点云网格密度的有效途径,本文建立了激光雷达双通道扫描系统模型,分析了该模型的双通道三维测量的实现机理,设计了双通道机载激光雷达扫描演示系统。通过对比目标地物的实际扫描试验结果,验证了双通道激光雷达扫描仪的系统可行性和获得更高分辨率、更完整测量区域表面三维点云的能力。     

机载激光雷达测量技术在铁路勘测中的应用

本文研究了机载激光雷达技术应用于铁路勘测设计数据处理工作中的关键问题,并将机载Lidar测量技术与传统航测技术进行了对比分析,提出了机载激光雷达数据处理方面还需深入探讨的问题。     

浅析机载激光雷达点云数据处理与DEM制作

机载激光雷达测量技术是当代航空、航天遥感最具代表性之一的高新测绘技术,它集全球定位、惯性导航、激光测距等高新技术于一体,工作效率、数据精度高,能迅速获取地理空间物体的三维信息数据,一定程度上解决了传统航空、航天摄影测量获取地面三维信息不便的难题,机载激光雷达测量技术实际上已经代表了对地观测领域一个新的技术发展方向。本文重点探讨机载激光雷达点云数据制作DEM的关键生产技术流程,以及在生产过程中的机载激光雷达点云数据常见问题处理方法。     

机载激光雷达数据的地物分类方法及处理方式

机载激光雷达技术衍生于传统的工程测量中的激光测距技术,是传统雷达技术与现代激光技术结合的产物,是遥感测量领域的一门新兴技术。随着机载激光雷达数据的不断发展,其在基础测绘、城市三位建模、铁路、电力等领域有着越来越广泛的应用,然而机载激光雷达数据刚扫描完的数据全部存放到一个点云层,不利于后期数据的分析、应用。因此,本文以处理吉林省白城市激光点云数据的方式为例,介绍了机载激光雷达点云数据的处理方式及地物分类的原则。     

应用机载激光雷达数据制作DEM的方法探讨

通过对机载激光雷达数据的分析、点云处理、DEM处理,探讨应用机载激光雷达数据制作DEM的方法,并通过实例介绍应用机载激光雷达数据制作DEM的生产流程。     

机载激光雷达技术在高速公路横断面测量中的应用

机载激光雷达凭借独有的装备、技术、精度、数据优势,在高速公路横断面测量具有传统测绘无可比拟的优势。本文结合具体工程案例,通过对关键技术的研究和应用,实现地面点云高程中误差优于10 cm的精度要求,并能显著提升线路测量工作效率。     

地面激光雷达的单木真实叶面积指数提取

针对已有的测量叶面积指数(LAI)的方法中,LAI测量结果受其定义、采样方法、数据分析和仪器误差等影响产生极大差异的问题,该文使用地面激光雷达(TLS)提取LAI,对北京林业大学校园内具有代表性的单株树木进行了扫描,通过对数据预处理提取出树冠点云,将其模拟为半球图像后运用球极平面投影和Lambert方位角等面积投影两种投影方法,通过统计面积的方法分别计算不同投影方法和图像划分方法下的孔隙率,进而计算出真实叶面积指数。同时与利用叶面积指数仪LAI-2000所测得的数据进行对比。研究结果表明,地面激光雷达提取单木真实叶面积指数与实测值对比,两种投影下18个环的图像划分方法均更接近真实值,其中在Lambert方位角等面积投影下计算结果更准确。     

平面特征的多站地面激光雷达点云配准

为了进一步研究建筑物密集区域多站地面激光雷达(LiDAR)点云数据的配准问题,该文提出一种基于平面特征的地面LiDAR数据配准方法:对点云数据进行分割获取平面信息;人工选择典型的平面,对相应的点云数据进行平面拟合,得到相应法向量;利用罗德里格矩阵的性质,建立三维激光扫描数据配准模型。实验结果表明,该方法的配准精度较高、计算速度快,可以取得较好的点云配准效果。     

基于机载激光雷达技术的城市三维数据建设

三维激光扫描技术获取的点云数据是目前世界上先进的测绘新技术成果之一,它不仅可以实现三维场景复制,而且与其他测绘技术手段相比,数据更丰富,精度更高。本文首先介绍了激光点云数据获取的原理,叙述了基于点云数据制作三维建筑体框模型和DEM的技术方案,进而详细讲解了点云数据处理和建立建筑物体框模型的流程。     

机载激光点云与影像数据融合方法的研究

影像信息可以反映综合地表纹理、光谱信息及空间属性信息。结合高分辨率的影像信息,机载激光点云数据即可成为获取DEM及地形特征的良好数据源。讨论了数据融合的两种方式,结果表明,基于多元数据拥有丰富的物方信息,其融合数据在DEM过滤及特征提取方面有优势。     

疫情背景下基于仿真实训平台的“测量学”实验教学改革

虚拟仿真实验是疫情背景下测量学实验教学的主要模式,是实验教学智能化的重要环节。文中结合南方测绘虚拟仿真教学系统,以东华理工大学测绘工程专业基础核心课程—“测量学”为例,从虚实融合的混合式实验教学模式和课程考核模式两个方面对疫情背景下“测量学”实验教学进行了改革。实践结果表明,混合式实验教学能有效增强学生的实训兴趣与激情,通过线上反复练习、线下实操,显著提高学生的实践技能,为后疫情时代“测量学”实验教学课程改革提供新模式。     

LiDAR点云的建筑物立面空洞修复

针对树木等遮挡造成的车载LiDAR建筑物立面点云空洞,该文提出了一种基于机载和车载LiDAR数据融合的建筑物点云修复方法,即在空-地LiDAR点云融合的基础上,基于提取的机载LiDAR建筑物外轮廓线,通过缓冲区分析实现车载LiDAR建筑物点云分割;借助轮廓线信息实现了邻近建筑物间的相似性判断,基于匹配后的相似建筑物点云和空洞探测方法,实现了建筑物立面点云空洞修复。最后通过实验数据验证了该方法的可行性。     

采用聚类分析的车载点云地物分类

针对车载激光雷达点云初始聚类中心难以确定的问题,该文提出了一种基于最大网格密度的近邻聚类算法对点云实现分割,并以高程、法向量和投影密度作为约束条件对分割后的点云块进行地物的分类识别。通过对车载激光雷达的部分点云数据进行相关试验,结果表明该方法可以精确有效地实现城市典型地物分类。     

车载移动激光扫描技术大比例尺测图技术分析

由于精度问题,车载移动激光扫描技术用于区域大比例尺地形图测绘尚处于探索阶段。本文重点研究了提高该项技术用于大比例尺测图的外业精度质量控制方法和技术实现方法,得到了一套完善的精度控制方案和技术实现方案。最后以北京平谷一段浅山区1∶500地形图测绘任务为例,证明本文的研究突破了新技术在局部区域大比例尺地形图中应用的局限,降低了外业劳动强度,加快了测图速度,为车载LiDAR技术的进一步推广和使用提供参照。     

基于移动LiDAR点云数据的室内全要素三维重建

精确的室内三维模型在古遗产保护、公共场所的精细化管理和室内导航等领域有着重要作用,而激光雷达正被逐步应用到室内三维重建中。文中采用移动激光雷达对室内所有附属设施进行高精度激光扫描,得到融合CCD影像色彩信息的彩色点云数据。给出室内全要素三维重建的技术流程,并利用Autodesk CAD等三维建模平台对点云数据进行有效处理,最终得到高精度且带有大地坐标的室内三维模型。实验结果表明,采用移动激光雷达能快速获取高精度的室内三维点云数据。通过文中提出的流程,可快速得到真三维、真尺寸、真纹理的室内全要素模型。     

基于LiDAR点云的等高线批量自动提取

等高线是地图上最广泛的地貌表示方法之一,目前,生产实际中,大范围区域的等高线通常使用传统的航测内业方法获得,即经过空三加密后在立体采集设备上采集,不仅费时费力,还要受到天气等多种因素的影响。利用Li DAR技术进行等高线提取,能大幅度提高航测成图作业的生产效率,减少生产环节,缩短生产周期,本文在EPS软件的基础上,对基于Li DAR数据的等高线提取方法进行了改进,并针对大数据量批量处理研究,实验结果证明,使用本文的方法进行大范围等高线自动提取,在保证精度质量的前提下大幅度提高了等高线制作的效率。     

机载激光雷达数据中电力线的快速提取

针对当前机载LiDAR技术在电力巡线应用中对电力线数字模型高精度和快速重建的需求,该文提出一种高效的电力线点云分类方法。首先基于局部范围点的高程统计直方图,实现电力线点的快速粗提取;然后运用随机抽样一致性算法剔除残留的电塔点,结合点云高程统计进一步剔除绝缘子点,实现电力线点的精提取;最后利用同一垂直面内电力线点的高程分布特性,实现单根电力线点的快速提取。基于实际输电线路机载LiDAR数据的实验结果表明,该方法可实现电力线点的快速、高精度提取:粗分类后的电力线点中仅含约10%的非电力线点;精分类后约有2%的电力线点被误分为绝缘子点,最终各条电力线点的提取比率平均为98%以上。     

机载LiDAR点云生成多尺度DEM方法

为了利用机载激光雷达点云生成高保真、多尺度的数字高程模型(DEM),提出了一种基于综合生成策略的方法:首先,利用点云数据中的地面点生成高分辨率、高保真的DEM作为基础DEM;然后,通过迭代的方式对上一层较高分辨的DEM进行综合获取较低分辨率、高保真的DEM。实验表明,本文方法不仅具有可行性,而且生成的多尺度DEM具有高保真的特性。     

融合RGB-D深度图像和LiDAR点云的石油管线BIM建模

建筑信息模型(BIM)已经被广泛用于提高复杂管线系统的管理效率,但已有石油管线的BIM建模,往往依靠设计图纸或现场测绘手工完成,耗时费力。为此本文提出了一种融合RGB-D深度图像和LiDAR点云数据的石油管线BIM重建方法。首先利用RGB-D图像提供的丰富语义信息和LiDAR点云精确几何信息,对深度相机采集的RGB图像进行分割,生成三维语义地图;然后通过点云粗匹配和精确匹配实现数据融合;最后给出了不同结构管线构件的BIM模型制作方法。试验结果表明,与以往的管线BIM重建方法相比,该方法更准确、高效,有助于石油企业对含有复杂管线的计转站等实施信息化管理。     

LiDAR技术在钱塘江海塘工程安全监测上的应用研究

LiDAR作为一种主动式对地观测系统,可快速获取地物的三维点云数据,显示地物特点。文中利用LiDAR系统平台,获取钱塘江海塘三维点云数据,通过点云处理软件,对三维点云进行后续处理,生成海塘工程三维模型;分析模型数据,对海塘工程进行剖面分析、沉降监测等,探索LiDAR技术在海塘工程安全监测上的应用。