機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波及建筑物提取技術(shù)研究.pdf

1、隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位、攝影測(cè)量和遙感技術(shù)的飛速發(fā)展,地理空間信息科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Λ@取準(zhǔn)確實(shí)時(shí)可靠的數(shù)據(jù)要求越來越高。日益興起的機(jī)載激光雷達(dá)(Light Detection and Ranging,LiDAR)技術(shù)突破了攝影測(cè)量的基本框架,是激光測(cè)距、GPS空間跟蹤定位、INS姿態(tài)確定以及計(jì)算機(jī)等相融合的一種新興空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù),不受日照和天氣等條件的限制,具有全天候、快速、精確等特點(diǎn),為獲取高時(shí)空分辨率的地球空間信息提供了極大的便利。機(jī)載 L

2、iDAR系統(tǒng)有其獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢(shì),使傳統(tǒng)單點(diǎn)定位數(shù)據(jù)獲取變成連續(xù)自動(dòng)數(shù)據(jù)獲取,提高了觀測(cè)的精度,能夠直接獲取高精度的飛行區(qū)域內(nèi)地表的三維坐標(biāo),可以精確地描述地形的起伏、道路的邊緣、植被的樹冠和建筑物的復(fù)雜構(gòu)造,在數(shù)字地球、智慧地球和數(shù)字城市建設(shè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
　　機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)處理中最為關(guān)鍵的步驟是點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波和建筑物提取,原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)是一堆雜亂無章的點(diǎn),需要對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行相應(yīng)處理,從離散的點(diǎn)云中準(zhǔn)確地提取地面與地物信息

3、,為實(shí)現(xiàn)道路管理、城市規(guī)劃等提供更有效的信息,因此目前點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波處理及建筑物提取技術(shù)的理論與方法研究已成為國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者關(guān)注的課題。本文以LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),在無其他輔助數(shù)據(jù)的情況下,重點(diǎn)探討了LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)不同格式間的轉(zhuǎn)化、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維顯示,通過設(shè)置不同的插值內(nèi)插生成DSM深度影像和 DSM距離影像,對(duì)深度影像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理,再實(shí)現(xiàn) DSM距離影像及濾波后深度影像的建筑物自動(dòng)化提取,同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具體的驗(yàn)證與比較,從

4、而得出結(jié)論。
　　本文的主要工作和研究重點(diǎn)如下:
　　1.回顧了機(jī)載LiDAR系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展研究現(xiàn)狀,介紹了機(jī)載LiDAR系統(tǒng)的組成和工作原理,并同傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量以及InSAR技術(shù)工作原理進(jìn)行比較,同時(shí)對(duì)LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)、誤差及處理流程進(jìn)行詳細(xì)的分析。本文還對(duì)于現(xiàn)存的幾種經(jīng)典數(shù)據(jù)濾波算法進(jìn)行原理分析以及對(duì)比歸納,簡(jiǎn)述了自適應(yīng)濾波器,并進(jìn)行總結(jié)。
　　2.以ENVI和ArcGIS為主要的操作平臺(tái)

5、,在ENVI加載用于處理LiDAR數(shù)據(jù)的插件,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)不同格式之間的轉(zhuǎn)換,并通過三種不同的表達(dá)形式實(shí)現(xiàn)LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維化顯示。在ArcGIS中導(dǎo)入轉(zhuǎn)換后的點(diǎn)云數(shù)據(jù),以反射強(qiáng)度為插值內(nèi)插生成DSM深度影像,以高程為插值內(nèi)插生成DSM距離影像,實(shí)現(xiàn)對(duì)DSM深度影像的濾波處理,用四種不同的自適應(yīng)濾波進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較和分析。
　　3.設(shè)計(jì)一套自動(dòng)化提取的處理流程,在matlab的平臺(tái)支撐下,對(duì)濾波后的DSM深度影像數(shù)據(jù)