机载LIDAR技术用于数字地面的应用研究

论文摘要

随着计算机技术、空间技术和信息技术的迅猛发展,人类社会已经步入了信息时代,空间信息的获取、处理和应用成为研究的三大热点。人们在空间数据的获取手段虽然已有很大的进步,但数据的获取的质量、周期与成本等仍需进一步的提高和改进。20世纪80年代末,机载LIDAR技术在三维地球空间信息的实时获取方面产生了突破性的进展,为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一种全新的技术手段。使人们从传统的人工单点数据获取变为连续自动数据获取,使数据处理的自动化、智能化程序提高。虽然该技术发展时间较短,但硬件技术已能满足生产的需要,而数据后处理还存在着许多不足。本文系统地探讨了机载LIDAR技术的应用、数据滤波和分类处理的理论和方法。首先,介绍了机载LIDAR技术的发展及国内外的研究现状,分析了机载LIDAR技术在一些领域的应用;其次,详细探讨了机载LIDAR技术的系统组成以及工作原理;最后,在点云数据滤波处理中,对现有各种滤波算法进行了综合评价,指出了现有方法的不足,在此基础上分别用局部多项式最小二乘曲面拟合、移动窗口最小二乘曲面拟合和基于坡度的伪扫描线三种不同的滤波方法对点云数据进行了滤波处理,取得一定的滤波效果,并对滤波结果进行定性和定量的评价,并得出一些结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 选题的背景和意义
• 1.2.1 选题的背景
• 1.2.2 LIDAR 技术的优势
• 1.2.3 研究的意义
• 1.3 机载LIDAR 国内外的发展与现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 机载LIDAR 技术
• 2.1 机载LIDAR 原理
• 2.2 系统的组成
• 2.2.1 系统结构
• 2.2.2 激光测距和多光谱扫描成像组合传感器
• 2.2.3 差分GPS 装置
• 2.2.4 姿态测量装置（IMU）
• 2.2.5 目前主要商业机载LIDAR 系统及其主要技术参数
• 2.3 机载LIDAR 与航测的比较
• 2.3.1 传感器方面的对比
• 2.3.2 平台以及定位定向系统方面的对比
• 2.3.3 飞行计划方面的对比
• 2.3.4 其他方面的比较
• 2.4 机载LIDAR 的主要应用领域
• 第三章 机载LIDAR 数据的处理一般流程及数据特点
• 3.1 机载LIDAR 一般处理流程
• 3.1.1 航飞采集激光扫描数据以及数码影像
• 3.1.2、内业数据处理
• 3.2 点云数据的特点
• 3.3 点云数据组织
• 3.3.1 深度图像的表示
• 3.3.2 机载 LIDAR 数据带拓扑关系的表示
• 3.3.3 点集的直接表示方法和几何索引
• 第四章 点云数据滤波
• 4.1 点云滤波算法综述
• 4.1.1 数学形态学方法
• 4.1.2 移动窗口滤波法
• 4.1.3 线性预测法
• 4.1.4 基于坡度变化的滤波方法
• 4.1.5 移动曲面拟合滤波方法
• 4.1.6 三角网迭代滤波法
• 4.1.7 基于数据分割的滤波算法
• 4.1.8 其它方法
• 4.2 点云数据预处理
• 4.3 局部多项式最小二乘曲面拟合方法
• 4.3.1 算法原理
• 4.3.2 算法实现
• 4.3.3 实验分析
• 4.4 移动窗口最小二乘曲面拟合法
• 4.4.1 算法原理
• 4.4.2 算法实现
• 4.4.3 注意问题
• 4.4.4 实验分析
• 4.5 基于坡度的伪扫描线滤波方法
• 4.5.1 算法原理
• 4.5.2 算法实现
• 4.5.3 实验分析
• 4.5.4 存在问题
• 4.6 评价指标
• 4.6.1 定性评价
• 4.6.2 定量评价
• 4.7 点云数据的地物提取的方法探讨
• 4.7.1 基于激光测距点云的建筑物自动提取
• 4.7.2 基于两次回波信息的渐进滤波提取建筑物
• 4.7.3 聚类方法提取地物
• 4.7.4 等高线分割法
• 4.7.5 融合其他数据的地物提取
• 第五章 结论与问题
• 5.1 结论
• 5.2 问题
• 致谢
• 参考文献