一种闭合条件约束的全局最优多视点云配准方法

针对已有多视点云配准存在的问题,提出了一种严密的闭合条件约束配准方法。该方法首先采用"点-切平面"迭代最近点算法分别求解各对应点云间的坐标转换参数;再以单站点云为配准单元,并将转换参数视为随机观测值构建条件方程,采用条件平差方法对转换参数作改正以达到全局最优。通过地面三维激光扫描仪实测两组点云数据进行试验,验证了该方法有效且可行。试验结果表明,对采样间隔为毫米级和厘米级的点云,增加扫描重叠度能够提高配准精度和可靠性。     

一种顾及高程的无人机景观匹配定位方法

针对目前无人机飞行器主要依靠GNSS定位且易受干扰失效的问题,该文提出了一种基于景观匹配的无人机辅助三维定位方法,该方法首先将基准影像与DEM进行配准生成底图数据,然后采用SIFT算法将无人机实时飞行图像与底图数据进行匹配,得到同名点对并获取无人机飞行图像的平面与高程坐标,再利用空间后方交会对飞行图像进行解析,解算无人机的三维坐标,实现顾及高程的三维定位导航。实验结果证明该方法可以降低无人机对GNSS的依赖,实现无人机GNSS信号受干扰或失效时的定位导航。     

GPS数据与低精度底图数据配准方法研究

提出了一种GPS数据与低精度底图数据配准的方法,即利用四参数坐标转换模型与最小二乘多项式结合,在实现GPS数据向底图的坐标系转换后,通过坐标差值拟合实现坐标配准。实验表明,该方法将样本点的GPS数据与底图配准中误差由高于3 m降低至1 m以内。     

复杂带状地形条件下的地面三维激光扫描点云数据采集与配准处理试验

对于多站点架设获取的地面三维扫描点云数据进行空间坐标体系的统一配准处理,是实现地表三维模型构建数据预处理的关键技术。研究围绕地面三维扫描点云数据的配准精度问题,结合试验仪器在数据采集扫描设置中的不同模式,分别设计实施了基于一定扫描重叠度的独立站点采集匹配模式,基于站点GPS坐标控制的采集匹配模式,以及基于全站仪实测站点坐标的后视法采集匹配模式等3种试验方案,开展了针对不同扫描方案下所获取点云数据的配准处理方法解析与精度对比分析。不同方案应用于具有条带状试验测区的点云数据采集与数据配准处理结果表明,相对于独立站点数据采集匹配模式,后两种数据采集模式,即采用基于仪器GPS站点坐标的扫描匹配方案和基于全站仪站点坐标的后视法方案,由于克服了与全局坐标系转换困难和对标靶的依赖等问题,而具有较高的数据采集与匹配效率,表现出明显的优势。研究试验成果可为同类型仪器的地面三维激光扫描系统的外业数据采集和点云配准提供参考指导作用。     

水电站二维测量基准的建立与维护

基于GNSS、全站仪、倒垂数据,提出了一套适用于水电站二维测量基准建立与一致性维护的理论和方法.该方法首先将GNSS基线和全站仪边角观测值进行联合处理,再采用粗差探测、粗差剔除和方差分量估计等方法,按照一点一方向的模式进行边角网平差,最后对平差后的点位坐标进行精度评定.以大渡河某水电站监测数据为例,验证了该方法的可靠性...     

多视点散乱点云配准及压缩改进算法研究

针对多视点散乱点云数据,提出基于控制网的球靶标特征配准办法,并对配准后的原始数据进行基于特征保留的优化压缩,最后得到完整简洁的点云模型。利用扫描仪、全站仪获取球靶标同名点坐标,并计算出每站6个转换参数,将所有数据转换到所需的控制网坐标系下;压缩算法利用点云分块技术提高散乱点邻域的搜索效率,并计算点法矢、曲率,根据精简准则保留特征点,最后以八叉树理论为基础,细化网格直至最小网格达到要求,保留最小网格中具有代表性的一个点,删除其他点,完成数据精简。试验结果表明,配准方法中控制网的采用能够实现坐标系的转换,球靶标的运用能明显提高配准模型的精度和效率,压缩算法实现了点云数据的特征保留。     

基于GNSS技术与全站仪在圆柱形建筑点位测设中的应用及精度分析

全球导航定位技术(GNSS)快速发展,在建筑工程领域的应用越来越广泛.本文主要介绍了GNSS技术的发展、定位原理、测设精度,结合实际工程案例分析GNSS接收机和全站仪对圆柱形建筑物点位测设的方法以及定位精度,解决了传统点位测设方法过程复杂、效率低下、精度不一等问题.利用GNSS接收机和全站仪把圆柱形建筑物底部的基坑主要轴线和次要轴线以及重要的节点,通过与0.5 s全站仪复测点位坐标进行对比分析,体现出了GNSS技术和全站仪对圆柱形建筑物快速有效高精度的定位.实验结果表明,GNSS技术和全站仪点位测设操作简单,精度较高,仪器费用较低,而且测设精度能够满足建筑工程要求,可以为同类工程提供实践支持.     

基于建筑角点的机载和车载点云数据配准

提出一种基于建筑角点的机载和车载点云数据配准方法。首先采用随机抽样一致性算法(Random Sample Consensus,RANSAC)对建筑面片进行稳健估计,结合建筑轮廓在二维平面上投影的拟合直线,解算出建筑角点的三维坐标。利用提取到的同名角点,采用六参数转换模型计算机载和车载点云数据间的空间转换参数,进而完成机载和车载点云数据的配准。实验表明,该方法能有效地提取建筑角点,实现机载和车载点云数据的精确配准。     

GNSS数据处理时空参数的相关性

卫星轨道、钟差以及测站坐标等是全球导航卫星系统定位（global navigation satellite system,GNSS）的核心参数,构成了卫星导航系统数据处理的时空基准。通过比较国际GNSS服务（International GNSS Service,IGS）不同数据分析中心提供的GNSS精密时空产品发现,各分析中心的轨道、钟差存在明显差异,并且轨道、钟差的相对偏差存在很强的相关性。针对该问题,讨论了GNSS卫星轨道、钟差的相关性问题,分析了轨道、钟差相对偏差的周期特性,并提取了周期项模型参数;建立改正模型,提高了不同分析中心产品的一致性;对时空基准周期性误差的原因进行了分析,并以参数降相关为出发点,对GNSS时空基准精度提升的方法提出了建议。     

一种无人机视频影像快速配准方法

针对应急测绘中对无人机视频数据快速获取及处理的需求,提出了一种无人机视频影像快速配准方法。首先采用时间索引和线性/球面插值方法实现视频帧与无人机定位定姿信息的时间同步,根据数字微分纠正算法实现视频帧的地理编码,实现视频帧间的粗略配准,然后控制仿射变换模型中的缩放因子不变对纠正后视频帧的坐标进行调整,完成视频帧间的精配准:试验结果表明该方法能够得到航带内视频帧较好的配准效果。     

星载SAR复数图像的配准

星载干涉雷达测量已经被证实用于生成大范围（乃至全球）的DEM或监测地表位移具有广阔的应用前景，其中SAR复数图像序列的精确配准是保证生成有效干涉相位图的重要环节之一。本文分析了卫星InSAR系统中所涉及的几种坐标系统变换问题，并提出了基于此的几何配准方案，即基于卫星轨道状态矢量、SAR成像几何进行配准的算法；同时，还设计了基于几何配准结果和能量影像相关技术的配准算法，最后使用ERS－1／2、JERS－1和RADARSAT卫星获取的3种SAR复数图像对分别做几何配准和相关配准试验和比较，并对卫星SAR图像质量和轨道数据质量作了定性分析。     

一种针对机载重轨干涉SAR数据的配准方法

配准作为干涉处理过程中的重要一步,其精度直接影响后续的处理。机载重复轨道干涉数据,由于飞行的姿态不一致,导致影像间产生较大的相对变形,常规的方法无法对整幅影像进行配准。本文结合SIFT匹配算法的稳健性和解析搜索配准算法高精度的优点,利用飞行轨道间的关系和统计分析剔除错误的匹配,提出了一种针对机载重复轨道干涉数据的配准方法,有效解决了机载重复轨道干涉数据的配准问题。首先利用SIFT匹配算法提取一定数量的匹配点,然后利用飞行轨道之间的关系和对匹配点偏移量的统计分析,剔除误匹配的点,完成粗配准,最后使用解析搜索算法完成精配准。本文利用国产CASMSAR系统获取的机载P波段重复轨道干涉数据进行实验,取得了良好的效果。     

多分析中心站坐标产品的综合方法研究

首先介绍了多分析中心产品融合处理的两种综合策略,然后基于解层面的综合策略,提出了站坐标和地球自转参数同时综合的方法。采用国际GNSS服务组织（International GNSS Service,IGS）9个分析中心1 a的数据进行试验,从站坐标、地球自转参数精度以及地心运动3个方面验证了该方法的正确性。结果表明,基于综合方法得到的综合解和IGS综合解处于同一精度水平。站坐标在平面和高程方向的一致性分别为0.5 mm和1.0 mm,极移和极移速率的一致性分别优于7.0×10-6"和40.0×10-6"/d,日长参数优于7.7×10-6 s/d。所提出的综合方法可用于全球连续监测评估系统（international GNSS monitoring and assessment system,iGMAS）的站坐标/地球自转参数产品综合。     

GNSS接收机与全站仪控制点恢复测量及精度分析

主要利用GNSS接收机与全站仪对基坑控制点进行恢复测量,GNSS接收机通过RTK技术在基坑周边重新布设5个控制点,利用全站仪假定方向推算出控制点的坐标,并且分析其相对精度。通过实地观测计算分析,推算出的坐标与基坑中心点位置X方向相差5 mm、Y方向相差4 mm,恢复后的控制点能够对其他特征点进行详细测设。利用高精度的0.5″级全站仪进行点位测量精度对比分析,点位精度在2 mm范围之内,可以得出工程单位所用的仪器可满足精度,能够用于此类工程点位测设工作。     

使用ERS-1/2 SAR干涉测量数据生成DEM

干涉合成孔径雷达（ＥＮＳＡ－Ｒ）数据已被证明能生产精确的数字高程模型（ＤＥＭ）。我们已开发了从单视ＳＡＲ复影像自动生成数字高程模型的新软件。基于ＳＡＲ多视强度影像的最小二乘影像苑被 用二复影像对的配准,达到极高的配准精度。同时提出一种新的计算目标点三维坐标的方程卫星轨道,半途而废和基线参数以及相位常数被纳入方程中并被表示为时间的线性函数。利用至少６个地面控制点能够同时估算这些参数。本文给出了动作持     

地面LiDAR点云数据先局部后整体配准方法

针对地面LiDAR获取的庞大点云数据,提出无人工标志的地面LiDAR点云先局部后整体的配准方法。分割出待配准的两测站重叠区域小块点云,采用基于KD-Tree遍历最近邻域点集的ICP算法计算三维坐标转换参数,实现地面LiDAR点云数据的快速配准。     

GNSS实时精密轨道快速计算方法及服务

多系统全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）精密轨道确定及其预报是实现高精度实时精密定位的前提。针对多GNSS系统超快速轨道解算时效性及轨道预报精度随时间下降的问题,提出一种基于分块递推最小二乘配置方法,该方法通过对动力学和几何学待估参数松弛、连接以及轨道状态参数转移递推,能够同时兼容事后及实时滤波定轨方法。该方法能够有效地提高多GNSS系统轨道解算效率,缩短实时轨道更新时间。基于全球实测数据验证了该方法的可靠性和有效性,轨道精度优于国际GNSS服务组织发布的GPS超快速轨道及德国地学研究中心发布的超快速轨道,实验结果表明,采用该方法,GPS/GLONASS/Galileo/BDS四系统120个地面测站精密定轨可以实现1 h更新,延迟30 min发布,统计GPS/GLONASS/Galileo/BDS实时轨道可用部分3D均方根分别为2.8 cm、8.5 cm、5.0 cm及11.5 cm（IGSO/MEO）。目前,1 h更新多GNSS系统轨道及实时产品服务系统已业务化发布,较之前发布的3 h更新及6 h更新轨道分别有20%~40%的精度提升。     

平面特征约束下的多视点云配准方法

针对由于多视点云的密度不同，将同名特征点作为配准基元的点云配准方法无法找到具有精准对应关系的点对，从而存在配准精度不高的问题，该文提出一种基于同名特征平面的点云配准方法。该方法将坐标原点在同名特征平面上的投影点作为同名特征点，以空间点面关系具有旋转不变性为约束条件，引入对偶四元数描述空间变换参数，基于最小二乘准则构建目标函数，利用Levenberg-Marquardt法解决配准模型的非线性优化问题。最后通过实测数据实验验证算法的正确性与有效性。结果表明：该方法能够实现实际场景中建/构筑物的多视点云配准；采用Levenberg-Marquardt法在迭代过程中可有效避免局部最小陷阱；对偶四元数有效减少了解算空间变换参数中的耦合误差。     

基于极大似然估计采样一致性准则的遥感影像配准参数解算方法研究

本文提出运用最大似然采样一致性准则解算遥感影像配准系数的方法。该方法基于极大似然估计理论,首先对初始匹配点的坐标残差进行概率建模,计算概率模型成立时的似然函数值并选择似然函数值最大时的参数为正确结果,最终剔除错误点保留正确匹配点。该方法较之传统的最小二乘方法更为准确地计算配准系数,并可以解决随机采样一致性准则解算配准参数时,对阈值的依赖问题。试验证明,该方法可提高配准参数解算的稳健性和精度。     

基于控制测量的多视点云数据配准方法的研究

针对地面三维激光扫描技术中多视点云数据配准的问题,提出了一种基于控制测量的点云数据配准新方法。该方法的基本原理是:首先借助人工标志完成水平角度、竖直角度以及斜距测量工作;然后利用闭合导线或者附合导线测量原理,计算闭合差,通过分配闭合差,获取高精度的控制点坐标数据;最后按照定向法原理完成点云数据配准工作。利用地面三维激光扫描仪Riegl PLM321进行辅助法数据配准实验,通过对比公共点配准结果表明:基于控制测量的数据配准方法是可行的,它不仅可以满足建模工作的需要,而且克服了传统串联式配准方法中误差累积的弊端。