机载激光雷达点云数据处理理论与应用研究606(4)

¾ 在国家863计划的支持下，中国科学院遥感应用研究所李树楷教授等研究

的机载三维成像系统于1996年完成了第一台线扫描原理样机的研制(李

树楷，2000)，该系统有别于目前国际上流行的机载LIDAR系统，它将激

光测距扫描仪与多光谱扫描成像仪共用一套扫描光学系统，从而保证地

面的激光测距点和图像上的像元点严格匹配，即在获取地面点的图像同

时还获取该点到成像仪的激光距离值(尤红建，2000)。

¾ 邵振锋利用拓扑链概念来描述复杂房屋三维拓扑，并对复杂房屋和立交桥

的建模进行了尝试[2004]。

¾ 邓非采用基于互信息对LIDAR点云数据与航空影像进行配准[2006]。

目前，国内有多家单位和公司分别购买了国外不同厂商的数套商用激光雷达

设备，如山西亚太公司、广西的桂能信息公司、太原通用航空、中国海监北海支

队、北京星天地公司和南京测绘勘察设计院有限公司等使用自购的激光雷达设备

进行了电力选线、高速公路选线、地形图绘制等工程。

综上所述，机载激光雷达扫描技术中有关硬件技术和系统集成的问题已经基

本得以解决，并且生成了一些成熟的商用系统，但是有关数据后处理的研究仍然

相对滞后，从表 1.2.1中列出的几种软件具备的功能可以明显的看出来。对于国

内而言，LIDAR数据处理方面的多数研究还集中在对原始数据的过滤和简单地物

的提取上，而且各种算法还具有一定的局限性，一些公司扫描的大量数据一直没

有有效的处理，造成了巨大的浪费。所以，我国今后一段时间的发展方向是开发

研制出实用、可靠的激光扫描数据处理软件。

1.3 课题研究背景和意义

（1） 课题来源

本文针对所获取的LIDAR数据在公路勘测中遇到的的若干关键问题，结合中

国交通建设股份有限公司项目“机载激光雷达扫描技术在公路勘测中的应用研

究”（项目编号：2006-ZJKJ-031）以及云南省科技项目“基于三维激光扫描技

术的复原重建系统开发”(项目编号：2006YX36)进行了深入研究。

（2）课题研究的背景

伴随着三维激光扫描仪的大量引进，相应的随机商用软件都只拥有一些通用

的功能，对于不同行业并不能完全满足要求。对于一些具体的行业比如公路、电

力线等，传统的专业软件由于没有相应的点云处理的功能，面对激光扫描这一新

技术带来的丰富的海量信息，有些迷失甚至不知所措，使得作业人员在进行点云

数据处理时都还是采用比较繁重的手工劳动，工作效率极其低下。同时，新技术

的引进与应用并没有象资料宣传的那样可以成倍的提高生产效率，大幅度缩减作

业人员劳动强度，并提高产品的质量。

由此，本课题研究的目的是开发点云数据处理与制图应用软件，用以提高

工程勘察设计中对点云数据处理的效率，节省成本，减轻相关人员的劳动强度，

向点云数据处理的自动化、智能化迈进一步。

（3）软件系统开发平台的选择

开发平台的选择要遵循以下几个原则：高效原则、易用原则、开放原则、价

廉原则。

基于以上原则，本文拟采用一种现存价格低，性能优越的CAD软件，克服现

存仿真软件存在的缺点。AutoCAD正是这样一种CAD软件，它是Autodesk公司产品，

是在全球广泛使用的优秀绘图系统，具有良好的三维实体造型功能和开发环境。

AutoCAD是目前应用最为广泛的通用CAD绘图软件，主要是因为它具有很好的

开放体系结构和通用性。正因为通用性好，所以也难兼顾各行各业特殊的需要，

因此允许用户和开发者采用高级编程语言对其进行扩充和修改，即二次开发，使

能最大限度地满足用户的特殊要求。

选择AutoCAD 2008为开发平台还有以下几个主要原因:

1、AutoCAD具有最广大的用户群体。目前在微机上使用最广泛的CAD软件就

是AutoCAD，工程设计人员非常熟悉AutoCAD操作。这样，以AutoCAD为开发平台

开发的点云数据处理CAD软件便于用户的快速掌握，无须做太多的培训工作。

2、现有的电子图纸大多为DWG格式。由于十几年来Autodesk公司在我国一直

大力的推广AutoCAD软件，使得该软件在我国得到了极其广泛的应用，各个设计

院以及测绘单位的设计图纸和测绘产品大多是用AutoCAD软件绘制，这样本软件

很容易与现有的图纸相结合。

3、AutoCAD强大的面向对象技术ObjectARX。ObjectARX平台为基于AutoCAD

的各种应用开发提供了强大的开发工具，其最大特点就是面向对象技术的广泛应

用。利用面向对象技术将描述实际特征和变化关系的智能型设计对象变成了

AutoCAD图形数据库中的一级对象，AutoCAD直接对其操作。利用ObjectARX可以

使应用模块将通常的直线、圆弧、圆等几何元素的组合变成专业特定的设计模型，

具有相应的设计行为特征，以便于智能化设计。这样，本软件所建立的就是具有

工程属性的专业应用对象，而不仅仅是由直线、圆弧等单个实体组成的图形。

4、开发者可以在不考虑图形外设驱动、不考虑交互式CAD绘图软件包的情况

下设计自己的应用系统，开发周期短；

5 许多图形功能都可以利用AutocAD，不须另外开发，大大降低了软件开发

的工作量。

6 多语言开发：可以选择AutoLISP、ADS、VBA和ObjectARX语言进行开发。

目前大多数涉及图形处理的工程软件为了缩短软件开发周期，都采用AutoCAD

作为图形处理的核心。

不过，选用AutocAD做平台也有不利的一方面，那就是：

1. 集成化程度低，软件升级受制于AutoCAD；

2. 不能控制底层数据结构；缺乏软件独立版权。

（4）软件系统开发语言的选择

对软件进行二次开发，除了根据实际情况选择合适的平台外，开发语言的选

择也不可忽视,同样涉及开发人员强度和效率以及软件使用者的便利性等问题。

到目前为止，AutoCAD公司为用户提供了四种二次开发工具:AutoLISP、ADS、

VBA和ObjectARX。下面对这四种工具进行简单的介绍与比较。

l) AutoLISP

AutoLISP由于推出较早，具有广泛的使用基础。主要用来修改和扩充AutoCAD

命令及系统菜单、设计对话框驱动程序、实现对图形库的直接访问和修改。其优

势在于语言结构简单、易学易用、开发周期短、有大量的不加密的样板程序可以

参考。但作为解释语言，只提供简单的编程机制，其运行速度和保密性方面有一

定缺陷，一般专门的、商品化的应用程序采用较少。在逻辑上AutoLISP是一个通

过进程间通讯(IPC)与AutoCAD通讯的独立程序。R14版本后，AutoCAD公司又推

出过可编译的VisualLISP语言，功能比AutoLISP有了较大提高。

2) ADS

ADS是AutoCAD提供的第二代开发环境，该系统实际上是向用户提供了

用C语言编写应用程序的设计环境，对于AutoCAD来说，ADS应用程序等价于

用AutoLISP编写的应用程序，不能单独执行，只能作为一组外部函数被

AutoLISP装入和调用，在AutoCAD2000中不再支持ADS环境，ADS已完全被

ObjectARX所代替。

3) VBA

AutoCAD VBA是基于AetiveX Automation技术的开发环境，其语法与VB相同，

易学易用、功能强大；并且VBA是嵌入在Aut0CAD内部的，共享AutoCAD的内存空

间，可以更好地与Au …… 此处隐藏：2702字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……