基于机载激光雷达数据构建DEM的精度分析

论文摘要

机载激光雷达技术是最近几十年来遥感信息获取领域领域最具革命性的成就之一,已经受到越来越多的关注,应用领域也日趋广泛。由于该技术能够快速获取地形的高程数据,因此其在地形测绘、环境监测、三维城市建模、林业监测、线路勘测设计等诸多领域具有广泛的应用前景。尽管机载激光雷达技术在最近十几年有了长足的发展,如何设计出快速高效的海量点云数据滤波分类方法仍是目前机载激光雷达技术数据后处理的主要任务之一。此外,对于机载激光雷达点云数据的测量精度影响因素分析也有重要意义。由于机载激光雷达数据的获取会受到多种误差源的影响,主要包括GPS动态定位的误差、惯性导航系统(INS)姿态测定误差、激光雷达系统误差等。而在系统工作的整个过程中也会产生误差,如航线设计、布设GPS地面基准站、地面控制点、坐标转换等步骤都会对计算得到的点云数据以及最终生成的数字高程模型的精度产生影响。在详细分析系统工作原理和数据处理流程的基础上,本文分析了可能对最终结果产生影响的因素,包括航高、基站、地面控制标志点三类因素。本文的研究重点是对点云数据进行绝对精度和相对精度的分析。绝对精度的分析是通过研究不同GPS地面基站和地面控制点的组合来对数字高程模型的影响来进行。相对精度分析是通过比较未经航带改正的平行航线与对飞航线点云数据精度来评价飞行质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本文研究意义
• 1.4 本文的研究内容和论文组织
• 1.4.1 论文的研究内容
• 1.4.2 论文的组织结构
• 第二章 机载激光雷达系统
• 2.1 机载激光雷达系统组成
• 2.1.1 动态差分GPS定位
• 2.1.2 惯性导航系统
• 2.1.3 激光测距仪
• 2.1.4 成像装置
• 2.2 机载激光雷达数据获取原理
• 2.2.1 测量原理
• 2.2.2 几何模型
• 2.3 机载激光雷达技术的主要应用领域
• 第三章 机载激光雷达数据获取技术的主要特性
• 3.1 航空摄影测量技术与机载激光雷达数据获取技术比较
• 3.2 合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）与机载激光雷达技术比较
• 3.3 机载激光雷达技术特点
• 3.4 机载激光雷达技术缺点
• 第四章 基于机载激光雷达数据生成 DEM的数据处理流程与误差源
• 4.1 数据处理流程
• 4.1.1 外业飞行
• 4.1.2 内业数据后处理
• 4.2 常用滤波算法
• 4.2.1 数学形态学法
• 4.2.2 移动窗口滤波法
• 4.2.3 迭代线性最小二乘内插法
• 4.2.4 基于地形坡度变化滤波法
• 4.3 误差来源分析
• 4.4 机载激光雷达数据精度分析方法
• 第五章 机载激光雷达技术用于京津塘高速公路试验
• 5.1 测区介绍
• 5.1.1 测区概述
• 5.1.2 飞行平台
• 5.1.3 主要仪器设备
• 5.1.4 航高与航线设计方案
• 5.1.5 坐标系统转换设计方案
• 5.2 数据资料准备
• 5.2.1 DGPS基站
• 5.2.2 路面地标点
• 5.2.3 路外侧散点数据
• 5.2.4 路面横断面点数据
• 5.3 绝对精度评定方法
• 5.3.1 航高影响试验方法、结果及分析
• 5.3.2 基站影响试验方法、结果及分析
• 5.3.3 地面标志点影响试验方法、结果及分析
• 5.4 相对精度评定方法
• 5.4.1 对飞航线间点云数据精度比较
• 5.4.2 平行航线间点云数据精度比较
• 第六章 结论与展望
• 6.1 研究内容总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢