本文關(guān)鍵詞：機載LiDAR在省級基礎(chǔ)測繪中若干關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《武漢大學(xué)》 2014年

機載LiDAR在省級基礎(chǔ)測繪中若干關(guān)鍵技術(shù)研究

史建青  

【摘要】：機載LiDAR是一種新型的空間對地觀測技術(shù),具有獲取數(shù)據(jù)精度高、速度快、范圍大,采樣密度高、直接獲取三維坐標(biāo)、有一定的穿透性、多重回波及回波強度信息、同步獲取多光譜影像等特點,是對傳統(tǒng)攝影測量與遙感技術(shù)的進一步發(fā)展,解決了山區(qū)、灘涂、戈壁、森林、海島礁等特殊地區(qū)建立高精度數(shù)字高程模型的難題,可以說其是測繪技術(shù)發(fā)展的一個里程碑。 由于機載LiDAR系統(tǒng)組成單元的多樣性,以及安裝平臺在高空的運動性,使得機載LiDAR掃描數(shù)據(jù)受到多種誤差的影響,造成其原數(shù)據(jù)中不僅含有偶然誤差和粗差,而且還存在系統(tǒng)誤差；另一方面,機載LiDAR系統(tǒng)采用準(zhǔn)隨機方式采樣,對采樣點沒有進行分類標(biāo)記；機載LiDAR數(shù)據(jù)的這些特點,決定了其在使用前必須進行相應(yīng)的誤差處理和分類,同時,這也是目前機載LiDAR在工程實踐中遇到的最大難題之一。論文結(jié)合江蘇省省級基礎(chǔ)測繪高程更新項目機載LiDAR數(shù)據(jù),在充分分析機載LiDAR掃描數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,對機載LiDAR數(shù)據(jù)中存在的粗差點剔除方法、地面點與地物點分離的濾波算法、系統(tǒng)誤差補償方法等關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,使得數(shù)據(jù)成果能夠滿足省級基礎(chǔ)測繪高程更新要求；另外,為完善省級基礎(chǔ)測繪手段,對海上測繪新技術(shù)——船載LiDAR系統(tǒng)進行簡單介紹和研究。 論文主要對以下內(nèi)容進行了研究： 1)簡要介紹了機載LiDAR系統(tǒng)組成和工作原理,分析了影響機載LiDAR數(shù)據(jù)的誤差源,并探討了機載LiDAR點云數(shù)據(jù)特點和經(jīng)典的粗差點剔除方法、地面點與地物點分離的濾波算法、系統(tǒng)誤差檢驗方法及剔除策略。 2)基于擬合平面的極低點剔除 研究了機載LiDAR點云數(shù)據(jù)極低點剔除的方法和流程。在現(xiàn)有粗差處理算法歸納和分析的基礎(chǔ)上,針對局部區(qū)域高程突變思想,提出了一種基于最小二乘擬合平面的極低點剔除方法和流程。首先以目標(biāo)點為中心建立一個體元,然后對體元中的激光點進行預(yù)處理,以便消除其中較高部分的地物點,再利用剩下的激光腳點采用最小二乘法擬合一個接近地面的平面,最后判斷該點與擬合平面的距離,決定該點是否為極低點。利用ISPRS第3工作組提供的4個子樣機載LiDAR數(shù)據(jù),對基于擬合平面的極低點剔除方法進行了實驗,并對實驗結(jié)果進行了定性分析。 3)基于多區(qū)域增長的濾波 結(jié)合點云數(shù)據(jù)特點和現(xiàn)實地形的多樣性,研究了地面點與非地面點分離的方法。在對已有基于各種假設(shè)提出的濾波算法分析的基礎(chǔ)上,提出了一種基于多區(qū)域增長的地面點與非地面點分離的濾波算法和流程：首先對整個測區(qū)進行窗口劃分,然后將窗口內(nèi)的最低點做為種子點,按照設(shè)定的坡度閾值與其鄰域內(nèi)的激光腳點進行比較,判別該激光腳點是否標(biāo)記為地面點；以此法比較其鄰域內(nèi)的其它激光腳點,直至比較完畢；然后對窗口內(nèi)標(biāo)記為地面點的激光腳點繼續(xù)做區(qū)域增長,直到再沒有新的地面點增加為止；再按照同樣的方法對其余窗口進行地面點區(qū)域增長,直至覆蓋整個測區(qū)；最后,對窗口重新劃分,標(biāo)記的地面點繼續(xù)在窗口內(nèi)做區(qū)域增長；如此,對地面點與非地面點進行分類。利用ISPRS第3工作組提供的6個子樣機載LiDAR數(shù)據(jù)和江蘇省測繪地理信息局提供的2個區(qū)域的機載LiDAR數(shù)據(jù),對基于多區(qū)域增長的濾波算法進行了實驗,并進行了定量和定性分析。 4)基于最小二乘配置的系統(tǒng)誤差補償 研究了機載LiDAR數(shù)據(jù)系統(tǒng)誤差補償方法。在總結(jié)和分析已有系統(tǒng)誤差剔除或消弱方法的基礎(chǔ)上,基于“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的理論,提出了一種顧及偶然誤差和傾向參數(shù)的最小二乘配置的系統(tǒng)誤差補償方法：首先,采用網(wǎng)絡(luò)RTK采集試驗區(qū)內(nèi)一定數(shù)量點的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù),并提取相對應(yīng)位置的機載LiDAR高程值,然后對其進行統(tǒng)計檢驗,判定其系統(tǒng)誤差是否存在,再將其中存在的系統(tǒng)誤差看作一個傾向參數(shù),利用最小二乘配置建立數(shù)學(xué)模型去估計檢測點的傾向參數(shù)和最優(yōu)值,根據(jù)此傾向參數(shù)對試驗區(qū)的所有激光腳點進行系統(tǒng)誤差補償。最后,基于機載LiDAR數(shù)據(jù)設(shè)計了省級基礎(chǔ)測繪高程更新的技術(shù)方案。 5)基于船載LiDAR的海島礁測繪 采用船載LiDAR系統(tǒng)進行海島礁測繪方面的研究。本文在初步研究的基礎(chǔ)上對船載LiDAR測量系統(tǒng)特點、單元組成及其主要功能、算法流程進行了介紹；還對掃描點云數(shù)據(jù)校正前后的點云圖進行了定性分析；最后,利用位于黃海海域中兩個島嶼的船載LiDAR掃描數(shù)據(jù),經(jīng)數(shù)據(jù)抽稀、粗差點剔除、地面點與地物點分類等處理工作,生成了等高線圖。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P225.1
【目錄】：

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5 劉紅霞;晁春浩;房際艷;;北京市基礎(chǔ)測繪技術(shù)規(guī)程的探討[A];數(shù)字測繪與GIS技術(shù)應(yīng)用研討交流會論文集[C];2008年

6 賈濟紅;張春泉;;城市基礎(chǔ)測繪的質(zhì)量控制[A];第三屆長三角科技論壇（測繪分論壇）暨'2006江蘇省測繪學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

7 岳鐵貴;;強化基礎(chǔ)測繪 構(gòu)建“數(shù)字遼寧”[A];2001年東北三省測繪學(xué)術(shù)與信息交流會論文集[C];2001年

8 耿鳳奎;夏長青;;海南高程基礎(chǔ)測繪的現(xiàn)狀分析及發(fā)展對策探討[A];經(jīng)天緯地——全國測繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第十九次學(xué)術(shù)交流會優(yōu)秀論文選編[C];2005年

9 時斐;張璟;何丹丹;;基礎(chǔ)測繪在現(xiàn)代化數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用[A];第九屆長三角科技論壇（測繪分論壇）論文集[C];2012年

10 朱士才;翟曉彤;;完善“4D”數(shù)字產(chǎn)品技術(shù)工藝為數(shù)字江蘇提供框架數(shù)據(jù)[A];地理空間信息技術(shù)與數(shù)字江蘇論壇文集[C];2001年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許金成;[N];中國測繪報;2006年

2 杜斌;[N];中國測繪報;2006年

3 王增寧;[N];中國測繪報;2006年

4 董純;[N];中國測繪報;2006年

5 江蘇省測繪局;[N];中國測繪報;2006年

6 曲偉剛 王大學(xué) 呂樹建;[N];中國測繪報;2006年

7 康國萍;[N];中國測繪報;2006年

8 周信炎 高光星 王祥 姚嵐;[N];中國測繪報;2007年

9 高建中;[N];中國測繪報;2007年

10 洪瑛;[N];中國測繪報;2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 史建青;機載LiDAR在省級基礎(chǔ)測繪中若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 夏永桃;房產(chǎn)管理基礎(chǔ)測繪系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];昆明理工大學(xué);2004年

2 宋海萍;基于開源GIS軟件的礦山基礎(chǔ)測繪空間數(shù)據(jù)管理和服務(wù)[D];太原理工大學(xué);2011年

相關(guān)機構(gòu)

>太原理工大學(xué)

>昆明理工大學(xué)

>武漢大學(xué)

相關(guān)作者

>史建青 >宋海萍

>夏永桃

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  本文關(guān)鍵詞：機載LiDAR在省級基礎(chǔ)測繪中若干關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：120982