【摘要】：道路是空間地理信息的構(gòu)成元素,也是人類交通的組成部分,準(zhǔn)確的道路信息對于地圖更新、車輛導(dǎo)航、運輸管理等各個方面都具有十分重要的意義。隨著經(jīng)濟的發(fā)展與社會的進(jìn)步,人們對于道路信息的需求也在不斷擴大,如何準(zhǔn)確高效地提取道路信息已成為現(xiàn)階段的研究熱點。機載Li DAR作為一種主動式空間測量系統(tǒng),集成了激光測距、GPS定位、慣性導(dǎo)航等先進(jìn)技術(shù),不僅能夠高效地獲取地面的三維坐標(biāo),還能記錄地物的回波次數(shù)、反射強度等信息,它的出現(xiàn)與發(fā)展為道路提取提供了全新手段。目前對于機載Li DAR技術(shù)的研究主要集中在地形平坦的城市區(qū)域,對山區(qū)道路提取的研究相對較少,而傳統(tǒng)的基于遙感影像的方法已無法及時滿足人們的需要。考慮到以上因素,本文系統(tǒng)探討了基于Li DAR點云數(shù)據(jù)的山區(qū)道路提取技術(shù),重點研究山地地區(qū)Li DAR點云濾波算法與道路分類方法,具體研究內(nèi)容包括:1)總結(jié)了機載Li DAR技術(shù)的發(fā)展歷程,分析當(dāng)前的研究熱點及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。闡述了機載Li DAR系統(tǒng)的組成和工作原理,并簡單說明其應(yīng)用方式和應(yīng)用領(lǐng)域。2)介紹了點云濾波的基本原理,詳細(xì)總結(jié)了當(dāng)前幾類典型點云濾波算法的原理與實現(xiàn)流程,提出了一種基于規(guī)則網(wǎng)格劃分策略的濾波算法。首先將整塊點云數(shù)據(jù)切分為條帶,接著對每一條帶選擇合適間距等距離細(xì)分為網(wǎng)格數(shù)據(jù),以網(wǎng)格數(shù)據(jù)為對象進(jìn)行迭代多項式擬合,最終通過閾值控制實現(xiàn)點云分類。選取ISPRS提供的山地樣本數(shù)據(jù)來測試本文算法的性能,實驗分析表明,針對不同特征的山地數(shù)據(jù),本文提出的算法能夠快速有效地進(jìn)行分類,良好地保持了地形特征信息,地面點識別的準(zhǔn)確率超過92%。3)評述了當(dāng)前幾種基于Li DAR點云數(shù)據(jù)的道路提取方法。總結(jié)了山區(qū)道路的典型特征屬性,在此基礎(chǔ)上提出基于多特征約束的山區(qū)道路提取方法。運用k-d樹鄰域搜索算法計算提取每個離散腳點的鄰域點數(shù)、法向量和粗糙度三個主要特征約束,設(shè)定閾值獲得候選道路點集;采用DBSCAN算法提取道路聚簇,并提出通過聚簇點數(shù)和形狀指數(shù)進(jìn)一步剔除非道路點集;接著通過形態(tài)學(xué)方法細(xì)化道路區(qū)域。選取香港某山區(qū)Li DAR數(shù)據(jù)進(jìn)行實驗驗證并與其衛(wèi)星影像對比分析,證明本文提出方法能夠較為完整地提取出山區(qū)道路信息,具有較高的效率。最后指出山地道路提取的未來研究方向。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P237
【圖文】：

然后就能通過公式12LR ct得到距離[45]。圖 2.1 激光回波測距原理圖2.2 機載 LiDAR 系統(tǒng)介紹機載 LiDAR 系統(tǒng)全稱是機載激光探測及測距系統(tǒng)，它以飛機為載體，集成了激光測距、GPS 定位、慣性導(dǎo)航等前沿技術(shù)，能夠快速獲取高精度地面和地面物體信息。作為一款主動航空遙感裝置，機載 LiDAR 系統(tǒng)具有十分廣泛的應(yīng)用范圍和應(yīng)用前景。2.2.1 系統(tǒng)組成機載 LiDAR 系統(tǒng)主要由激光掃描儀、航空數(shù)碼相機和 POS 系統(tǒng)三大電子部件組成，圖 2.2 給出了 LiDAR 系統(tǒng)的部件圖。其中激光掃描儀由一個激光發(fā)射器和接收系統(tǒng)構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)激光測距，并能獲取地面目標(biāo)的反射信息；航空數(shù)碼相機一般搭載千萬級像素的攝像頭，能夠提供高分辨率的正射影像；POS 系統(tǒng)包含 GPS 和 IMU 單元，用于精確定位，獲得地面的三維坐標(biāo)。

由此便可以很容易地計算出地面目標(biāo)點 P X , Y ,Z 的空間三維坐標(biāo)[46]。圖 2.3 坐標(biāo)計算原理圖2.3 機載 LiDAR 系統(tǒng)的工作流程機載 LiDAR 系統(tǒng)的工作流程一般包括飛行、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理和可視化分析四個階段。

圖 2.4 機載 LiDAR 工作流程圖先需要確定目標(biāo)探測區(qū)域并進(jìn)行航線設(shè)計及飛行計劃（模式、飛行速度、掃描等）設(shè)計。在飛行過程中，LiDAR 系統(tǒng)將持續(xù)采集探測區(qū)域內(nèi)的空間地理括三維 LiDAR 點云和航拍影像等，在存儲數(shù)據(jù)記錄的同時也會自動對采集正和預(yù)處理，主要是一些參數(shù)計算和差分處理，也會剔除部分明顯噪聲數(shù)據(jù)處理是整個流程中的核心步驟，也是本文工作的重心，即從海量點云數(shù)據(jù)中類，提取出我們所關(guān)心的信息，例如提取 DEM、DTM 等。最后可視化分析于如何組織這些離散點云數(shù)據(jù)，形象化可視化地將結(jié)果展示出來，這也是目熱點。機載 LiDAR 系統(tǒng)的應(yīng)用載 LiDAR 系統(tǒng)能夠快速獲取高精度地面和地面物體信息，已成為測繪領(lǐng)域

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何銳;何美章;杜志強;朱慶;;基于機載激光點云數(shù)據(jù)的山區(qū)道路提取[J];地理信息世界;2015年06期

2 陳富強;;機載LIDAR技術(shù)的優(yōu)勢及應(yīng)用前景研究[J];北京測繪;2013年02期

3 吳叢叢;盧小平;李國利;馮之前;李s

本文編號：2762076