基于LiDAR的建筑物震害分析.pdf

1、激光雷達(dá)技術(shù)（LiDAR）是近年來(lái)在攝影測(cè)量與遙感領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)，在地震災(zāi)后評(píng)估工作中的應(yīng)用仍處于探索及起步階段，但已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。本文從震害評(píng)估的需求出發(fā)，基于地面LiDAR技術(shù)，深入研究了地震災(zāi)區(qū)建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集及處理的方法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行震害信息提取及聯(lián)合分析。主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下：
　　1．傳統(tǒng)方法的適應(yīng)性改進(jìn)與提高。研究了利用地面 LiDAR設(shè)備開(kāi)展測(cè)量工作的框架和關(guān)鍵方法，針對(duì)震害建筑物點(diǎn)云形狀不規(guī)

2、則、數(shù)據(jù)冗余度較高及噪聲較多的特點(diǎn)，本文通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法的關(guān)鍵參數(shù)，給出了合理的兼顧數(shù)據(jù)處理效率及效果的算法閾值，通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)算法組合的有效性，實(shí)現(xiàn)了震害建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)的高效處理。
　　2.首次提出實(shí)驗(yàn)性點(diǎn)云震害定量分析模型。提出了基于地面LiDAR的建筑物形狀分析模型（TLS-BSAM），用于完成建筑物震害程度識(shí)別和分析。該模型融合了邊緣提取、形狀聚類(lèi)及判別分析方法，有效解決了建筑物等高多邊形序列提取，形狀離散參數(shù)提

3、取、不規(guī)則建筑物區(qū)塊分割和震害分析等問(wèn)題。模型給出了建筑物等高多邊形序列最優(yōu)采樣間隔0.5~1m，最大限度保存建筑物震害特征以實(shí)現(xiàn)基于離散點(diǎn)云的形狀分析。提出了等高多邊形的長(zhǎng)寬比r、傾斜方向θ、矩形度R、緊致度C和中心點(diǎn)位置x，y等特征參數(shù)，并通過(guò)KMeans聚類(lèi)方法，實(shí)現(xiàn)不規(guī)則建筑物區(qū)塊準(zhǔn)確分割，通過(guò)對(duì)各參數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均提取形狀離散參數(shù)可有效表達(dá)建筑物單體破壞狀況的特征。其中傾斜方向、矩形度、緊致度和中心點(diǎn)能較好地反映建筑物的破壞情況

4、，該模型通過(guò)建立判別函數(shù)對(duì)現(xiàn)有建筑物樣本震害程度識(shí)別效果較理想。
　　3．拓展點(diǎn)云應(yīng)用，提高精度。利用面向?qū)ο蠓椒ǎ瑢Ⅻc(diǎn)云高程、回波次數(shù)及回波強(qiáng)度信息等做為特征參數(shù)，豐富了傳統(tǒng)建筑物特征描述因子，并結(jié)合點(diǎn)云的光譜特征構(gòu)建了建筑物信息提取規(guī)則集，闡述了基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的面向?qū)ο蠓椒ㄌ崛〗ㄖ锏年P(guān)鍵流程，實(shí)現(xiàn)了高精度的建筑物信息提取，與實(shí)地調(diào)查結(jié)果相比，提取精度可達(dá)90％以上。
　　4．建立理論基礎(chǔ)，提供新思路與方法?；贚iDAR