机载激光雷达点云数据处理理论与应用研究606(3)

6.2.2 断面线提取.............................................................................................................92

6.3 人工构筑物的点云建模.................................................................................................93

6.4 本章小结.........................................................................................................................95

第七章

7.1

7.2

7.3

第八章 点云数据处理系统实现.............................................................................................96 PCEdit软件模块及功能.................................................................................................96 系统界面及实例.............................................................................................................97 本章小结.......................................................................................................................101 总结与展望...............................................................................................................102

参考文献......................................................................................................................................104

博士期间发表的论文和参加的科研项目...................................................................................112

致 谢............................................................................................................................................113

第一章 绪 论

1.1 引言

近年来，激光扫描(LIDAR, Light detection and ranging)技术是随着测量

技术的进步而迅速发展起来的一门新兴技术。作为一种三维空间信息的实时获取

手段，有效地拓宽了数据来源范围，它能够快速获取精确的高分辨率数字表面模

型，使人们从传统的前方交会的数据获取模式转变为连续自动的数据获取模式，

也使数据处理朝着自动化的方向更进一步。近年来在我国也逐步采用LIDAR进行

高速公路的选线以及改扩建、地形成图、电力线勘测等工作。

测绘地形图是测绘的目标之一，当前测绘成果主要表现为4D形式，即数字

高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）、数字线划地图（DLG）和数字栅格

地图（DRG）。之前的4D产品都是由作业员根据规范的要求从原始航空(航天)影

像以及野外实地测绘而采集、加工制作的, 作为国家基础地理空间框架数据的主

产品形式，在国民经济的众多领域得到广泛应用。

通过机载LIDAR 技术可以获取高分辨率数字影像以及海量的点云数据，而这

是常规测量以及航空摄影测量技术都不能同时提供的，这一新技术的实际应用，

使得测绘成果向智能化、快速化方向迈出了新的一步。 LIDAR技术获取的影像和

点云成果却极大的改变了传统的测量数据获取模式，也不同于航空摄影测量模

式。相应地，对获取的影像和数据的处理模式也产生了很大的变化。高分辨率的

数字影像和海量的点云数据，包含了丰富的地表信息，如何将二者有效的结合，

以更高的效率制造出需要的测绘产品，真正发挥LIDAR技术在数据获取以及测绘

产品快速成型方面的巨大优势是一个很有意义的研究方向。

目前国内、外的机载激光雷达扫描数据处理软件中，没有专门针对数字线划

图生产的功能, 使得数字线划图生产变得复杂并且难以掌握。本文所讨论的就是

通过对获取的激光扫描点云数据结合DOM进行编辑、建模等处理，最终获取测绘

产品的问题。

1.2 LIDAR数据处理现状

在过去的十几年，机载激光雷达扫描系统作为精确、快速地获取地面三维数

据的工具已得到广泛的认同。据统计，截至2001年7月全球约有75个商业组织使

用60多种类似的系统， 加拿大Optech公司生产的ATLM和SHOALS、美国Leica

公司的ALS50、瑞典的TopoEyeAB公司生产的TopEye、德国IGI公司的LiteMapper、

法国TopoSys公司的FalconⅡ等是当前较成熟的商业系统。表 1.2.1给出了最近几

年生产的机载激光雷达扫描仪的相关参数指标和后处理软件的基本功能。

表 1.2.1激光扫描仪生产厂商代表产品的技术指标 技术指标

飞行高度

扫描视场角 RIEGL LMS-Q560 30m-1500m ± 22.5° TopSys FALCON III 30 m- 2500m 21.6° Optech_ALTM_3100 80m – 3500m ±25°

33 kHz (max. 3.5 km)

50 kHz (max. 2.5 km)

70 kHz (max. 1.7 km)

100 kHz (max. 1.1 km) Leica ALS50 500m-4000m75° 扫描频率 最大@ 45°扫描角最大66 50 kHz – 125 kHz kHz @ 60°

扫描角

数字化波矢,

5~160 Hz

0.05m

0.2m 数字波矢 165 Hz - 415 Hz < 0.10m (absolute)< 0.20 m (absolute)最大 83kHz回波数量 扫描频率 测距精度 高程精度 平面精度 首末回波次回波 70 Hz 1 cm <35cm 1/2000 x altitude; 1sigma 70 Hz <15 cm <0.3 m ± 20 毫米Applanix POS/AV POS系统410

附加成像

装置

3000×4500 数码相机 Applanix - POSAV 510 2 Applanix Hz GPS receiver (RGB + NIR )线阵成像装置面阵数码4k×4K 数码彩色和近相机Applanix DSS 红外相机

322 摄像机

软 件 1．TopPIT 软件用1．ALTM-NAV 航线设基本后处理于后处理以及生成计和管理软件整合POS功能，从航迹正射影像,支持50 数据，实时显示航线，文件和原始种以上坐标系之间偏离航线报警,坐标系的扫描数据解转换。 转换.

REALM Survey Suite 可视化和编辑工2．算每个激光2．

后处理软件多种分类器, 点的WGS84 具Viewer and Editor ) 特征提取，电力线提取 坐标

批处理功能 UNIX平台 AeroPlan 航线设计和管理软件后处理软件

国外一些大学和研究机构也开展了大量有关LIDAR数据处理的的研究，譬如

点云滤波、建筑物、植被等目标的自动提取等。

¾ LIDAR数据处理关键的一步是分离出点云数据中的地面点和非地面点。试

验证明完全自动地分离地面点和非地面点是相当困难的，尤其对于具有各

种不同地形特征的较大区域。因此，开发高效的LIDAR点云数据滤波算法

是当前一个很有挑战性的主题（Silván-Cárdenas and Wang, 2006）。近

年来，已经开发了几种从LIDAR点云中自动提取地面点的滤波算法

（Sithole and Vosselman, 2004； Silván-Cárdenas and Wang, 2006；

Kobler et al.,2007),其中基于插值的(Kraus and Pfeifer, 1998)、基

于坡度的(Vosselman, 2000； Roggero, 2001； Sithole,2001；Shan and

Sampath, 2005)、和形态学的(Zhang et al., 2003；Zak ek and Pfeifer,

2006；Chen et al., 2007)的滤波算法是最为有效的方法(Silván-Cá

rdenasand Wang, 2006)。

¾ 加拿大卡尔加里大学1998年进行了机载激光雷达扫描系统的集成与实验，

通过对所 …… 此处隐藏：3568字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……