地面激光扫描强度数据的影响因素分析

地面三维激光扫描仪既提供扫描地物的几何信息数据,又提供其强度数据。强度数据包含地物物理和化学特征信息,因此强度数据可用于地物的分类。除了地物对激光的反射率外,强度数据还受到诸多因素的影响。将地面激光扫描强度数据影响因素归纳为4个方面,即仪器设备、外界环境条件、地物表面特性和扫描几何条件等。综述分析各方面因素对强度数据的影响,提出仪器设备、距离和入射角是地面激光扫描强度数据应用中需考虑的影响因素。     

相对重力测量值的改正

影响相对重力测量精度的主要因素有潮汐、气压、仪器高、零点飘移和地下水变化以及仪器格值函数等。文中研究了在中国重力基本网 2 0 0 0 (CGBN2 0 0 0 )精度要求下各影响因素的计算公式和其中存在的问题 ,给出了一组便于实际测量应用的计算公式 ;同时对重力仪格值因子的误差和选取、非构造因素中地下水活动等问题进行了讨论     

相对重力测量值的改正

影响相对重力测量精度的主要因素有潮汐、气压、仪器高、零点飘移和地下水变化以及仪器格值函数等.文中研究了在中国重力基本网2000(CGBN2000)精度要求下各影响因素的计算公式和其中存在的问题,给出了一组便于实际测量应用的计算公式;同时对重力仪格值因子的误差和选取、非构造因素中地下水活动等问题进行了讨论.     

TLS强度数据的入射角及距离效应改正方法

通过分离目标反射率、入射角及距离三个因素,利用Weierstrass定理,将激光强度表示成三个因素多项式函数的乘积形式,提出一种新的地面三维激光扫描（terrestrial laser scanning,TLS）激光强度改正模型。利用不同反射率的漫反射目标,设计入射角与距离实验,确定各个多项式的次数及系数,求取改正后激光强度值。实验结果表明,与现有改正模型进行比较,本文模型能精确地对激光强度值进行改正,并可以推广到自然目标强度数据的改正。     

利用激光强度信息分类激光扫描测高数据

三维机载激光扫描测高数据中不仅含有每个激光脚点的位置和高程信息,而且越来越多的系统同时能提供激光脚点回波信号的强度信息。不同反射面介质对激光信号的反射特性不一样,用实测的数据对激光回波信号的强度信息进行统计标定,并基于标定结果,实现了联合激光强度信息和高程信息进行分类的算法,获得了较为满意的结果。     

地面三维激光扫描精度的影响因素研究

针对影响地面三维激光扫描仪的各种因素影响,设计不同扫描场景,分析入射角度、扫描距离、光照强度等因素对扫描误差的影响程度,针对最小二乘方法在用于数据拟合时将所有数据用于运算,使得结果受到某些“不利”数据的影响,本文提出基于主成分分析方法对最小二乘的几何优化,结合两种算法解决了“不利”因素的影响并在精度上得到提高,对影响因素分析结果更加稳定、准确,为三维激光扫描用于生产实践提供参考意义。     

绝对重力测量值的改正

从实用角度出发，研究了在中国重力基本网2000(CGBN2000)精度要求下，仪器误差、潮汐引力、气压、极移和地下水变化等影响因素的计算公式和存在的问题，给出了一组便于实际测量应用的计算公式；同时对潮汐因子的取值、海潮模型的选取、非构造因素中地下水活动等问题进行了讨论。     

地面三维激光扫描仪精度测评方法和误差改正模型研究

随着三维激光扫描技术应用的发展,对扫描仪精度的测评是三维扫描技术应用必须解决的问题。本文利用高精度基线场,采用实验方法得到仪器测距与实际距离的差值,通过基线比较计算扫描仪器的加、乘常数,给出误差改正模型,为扫描点云后续的纠正处理,提供了理论依据和数据模型。     

InSAR观测值大气改正方法的研究进展

介绍了国际上InSAR观测值大气改正方法最新的研究进展，应用实例证明了由于大气（尤其是水汽）的影响，传统的InSAR形变量的监测精度往往只能限制在cm级；而利用GPS数据，通过基于地形的GPS扰动模型（GTTM），大幅度削弱了大气对干涉影像的影响，并成功地探测出了美国洛杉矾地区明显的季节性地表形变，形变量精度可提高到5mm左右。通过与GPS／MODIS集成大气改正模型的结果的比较表明，GTTM和GPS／MODIS两种大气改正模型在削弱InSAR观测值大气水汽影响方面具有很强的互补性。     

卫星激光反射器质心改正的概率模型

卫星激光测距通过测量激光脉冲在地面观测站和卫星之间的往返时间来计算卫星到测站的距离。激光反射器位置到卫星质心的距离即质心改正(CoM)需要精确标定,以提高卫星测距精度。卫星激光反射器的质心改正误差主要由角反射器分布效应引起,质心改正与激光束的入射角、角反射器排列结构和地面测距站位置有关。卫星角反射器对光子的反射概率与反射器的有效雷达截面积成正比,本文对角反射器的有效雷达截面面积进行拟合,建立以入射角为随机变量的概率模型,计算了球形LAGEOS-1/2的质心改正值,基于长期观测数据使用不同质心改正值进行了精密定轨,分析了其加权残差变化。同时,对BeiDou-M3的角反射器为平面阵列的情况进行了讨论,计算了质心改正值,用一个月的数据进行精密定轨。试验结果表明,基于概率理论的模型在精密轨道中与国际激光测距服务(ILRS)公布的结果相当,说明概率模型适用于球型卫星或非球型卫星。     

地面三维激光扫描仪测量精度的评价分析

针对地面三维激光扫描仪用于城市轨道交通变形监测的精度评价,本文研究了三维激光扫描仪本身、外界环境和被扫描目标3个误差源,对三维激光扫描仪的测距和测角精度进行了评定,并通过试验分析了三维激光扫描技术用于轨道交通变形监测可行性。     

Accuracy of tree diameter estimation from terrestrial laser scanning by circle-fitting methods

This study compares the accuracies of diameter at breast height (DBH) estimations by three initial (minimum bounding box, centroid, and maximum distance) and two refining (Monte Carlo and optimal circle) circle-fitting methods The circle-fitting algorithms were evaluated in multi-scan mode and a simulated single-scan mode on 157 European beech trees (Fagus sylvatica L.). DBH measured by a calliper was used as reference data. Most of the studied circle-fitting algorithms significantly underestimated the mean DBH in both scanning modes. Only the Monte Carlo method in the single-scan mode significantly overestimated the mean DBH. The centroid method proved to be the least suitable and showed significantly different results from the other circle-fitting methods in both scanning modes. In multi-scan mode, the accuracy of the minimum bounding box method was not significantly different from the accuracies of the refining methods The accuracy of the maximum distance method was significantly different from the accuracies of the refining methods in both scanning modes. The accuracy of the Monte Carlo method was significantly different from the accuracy of the optimal circle method in only single-scan mode. The optimal circle method proved to be the most accurate circle-fitting method for DBH estimation from point clouds in both scanning modes.     

基于回光强度的地面三维激光扫描仪测距误差模型

地面三维激光扫描仪是一种新型测量仪器,其核心优势是非接触、速度快、精度高,应用领域非常广泛,而使用之前的设备检校极为重要。影响地面三维激光扫描仪测距精度的因素很多,本文的研究以地面三维激光扫描仪测距原理及误差来源为基础,提出一种稳健的曲线拟合算法对点云数据进行处理,建立了基于回光反射强度的地面三维激光扫描仪测距误差模型,经实验验证取得了良好效果。     

再次改正LIDAR点云高程的方法

讨论对LIDAR点云的高程值进行再次改正的必要性和改正方法,提出构建Delaunay三角网对LIDAR点云的高程值进行再次改正的方法,实例改正结果表明,改正后的LIDAR点云的高程精度能够大幅度提高。     

The terrestrial and lunar reference frame in lunar laser ranging

The initial value problem and the stability of solution in the determination of the coordinates of three observing stations and four retro-reflectors by lunar laser ranging are discussed. Practical iterative computations show that the station coordinates can be converged to about 1 cm, but there will be a slight discrepancy of the longitudinal components computed by various analysis centers or in different years. There are several factors, one of which is the shift of the right ascension of the Moon, caused by the orientation deviation of the adopted lunar ephemeris, which can make the longitudinal components of all observing stations rotate together along the longitudinal direction with same angle. Additionally, the frame of selenocentric coordinates is stable, but a variation or adjustment of lunar third-degree gravitational coefficients will cause a simultaneous shift along the reflectors' longitudes or rotation around the Y axis. Received: 21 August 1996 / Accepted: 17 November 1998     

温变环境下RSSI测距温度改正建模

现有RSSI测距中的路径损耗模型多依赖于经验模型,其环境适应能力较差。温度变化是影响RSSI观测的主要因素之一,进而影响RSSI测距精度。因此,构建包括温度改正项的信号传播路径损耗模型是温变环境下提高RSSI测距精度的关键。本文基于对数距离路径损耗模型,分析了将路径损耗指数视为温度函数和RSSI直接温度改正的两种温度改正建模方法,并提出了3种具体的RSSI测距温度改正模型。利用温变试验的RSSI实测数据,分析了RSSI随温度变化的特性,建立了RSSI测距温度改正模型。结果表明,RSSI测距温度改正的多项式改正项和混合改正项所建立的模型均具有较高的测距改正精度;但随着节点间距的增大,建模的误差也随之增大。     

地面三维激光扫描数据拼接方法评估

点云数据拼接方法直接关系到地面三维激光扫描仪的测量精度和效率,通过实验对5种拼接方法的精度进行评估.结果表明,50 m测量距离内,5种点云数据拼接方法的精度分别为1.33 mm、8.88 mm、2.71 mm、4.29 mm和6.07 m m,其中标靶拼接的精度最高.综合评估拼接方法的精度、效率,为实际工程提供参考方案.     

Correction of laser scanning intensity data: Data and model-driven approaches

Most airborne and terrestrial laser scanning systems additionally record the received signal intensity for each measurement. Multiple studies show the potential of this intensity value for a great variety of applications (e.g. strip adjustment, forestry, glaciology), but also state problems if using the original recorded values. Three main factors, a) spherical loss, b) topographic and c) atmospheric effects, influence the backscatter of the emitted laser power, which leads to a noticeably heterogeneous representation of the received power. This paper describes two different methods for correcting the laser scanning intensity data for these known influences resulting in a value proportional to the reflectance of the scanned surface. The first approach – data-driven correction – uses predefined homogeneous areas to empirically estimate the best parameters (least-squares adjustment) for a given global correction function accounting for all range-dependent influences. The second approach – model-driven correction – corrects each intensity independently based on the physical principle of radar systems. The evaluation of both methods, based on homogeneous reflecting areas acquired at different heights in different missions, indicates a clear reduction of intensity variation, to 1/3.5 of the original variation, and offsets between flight strips to 1/10. The presented correction methods establish a great potential for laser scanning intensity to be used for surface classification and multi-temporal analyses.     

基于地面激光扫描数据的单木特征因子提取与分析

本文利用三维激光扫描仪对树木进行扫描获取树点云数据,经过格式转换、分离、提取后,对树木各测量因子包括胸径、树高、树冠、材积量进行测定与测量方法与意义的分析.通过实验分析,可以得出:树冠测定因子通过测定树冠的叶面积指数来更精确地反映树冠的生理学意义;通过不规则三角网构建的多面体计算的树干体积较以平均断面积、中央断面积求树干材积更为准确与便捷.     

利用地面激光扫描数据提取单木结构参数

针对现有提取单木结构参数的方法精度不高的现状,文章研究利用地面三维激光扫描数据提取单木的高度、胸径和冠幅,特别是将RANSAC算法用于圆拟合,提高了胸径的反演精度。最后利用野外实测数据进行验证,并比较分析了Hough变换和RANSAC算法在提取胸径中的差异。结果表明,本文方法提取的单木参数精度较高;并且无论从相关系数、平均残差还是均方根误差等方面,RANSAC算法提取的胸径精度均高于Hough变换方法。