機載LiDAR點云數(shù)據(jù)濾波及建筑物提取技術(shù)研究.pdf

1、隨著衛(wèi)星導航定位、攝影測量和遙感技術(shù)的飛速發(fā)展,地理空間信息科學應用領(lǐng)域?qū)Λ@取準確實時可靠的數(shù)據(jù)要求越來越高。日益興起的機載激光雷達(Light Detection and Ranging,LiDAR)技術(shù)突破了攝影測量的基本框架,是激光測距、GPS空間跟蹤定位、INS姿態(tài)確定以及計算機等相融合的一種新興空間對地觀測技術(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,為獲取高時空分辨率的地球空間信息提供了極大的便利。機載 L

2、iDAR系統(tǒng)有其獨到的技術(shù)優(yōu)勢,使傳統(tǒng)單點定位數(shù)據(jù)獲取變成連續(xù)自動數(shù)據(jù)獲取,提高了觀測的精度,能夠直接獲取高精度的飛行區(qū)域內(nèi)地表的三維坐標,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)域有廣泛的應用前景。
　　機載LiDAR數(shù)據(jù)處理中最為關(guān)鍵的步驟是點云數(shù)據(jù)的濾波和建筑物提取,原始點云數(shù)據(jù)是一堆雜亂無章的點,需要對點云進行相應處理,從離散的點云中準確地提取地面與地物信息

3、,為實現(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內(nèi)外眾多學者關(guān)注的課題。本文以LiDAR點云數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),在無其他輔助數(shù)據(jù)的情況下,重點探討了LiDAR點云數(shù)據(jù)不同格式間的轉(zhuǎn)化、點云數(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,對深度影像數(shù)據(jù)進行濾波處理,再實現(xiàn) DSM距離影像及濾波后深度影像的建筑物自動化提取,同時通過實驗進行具體的驗證與比較,從

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

5、,在ENVI加載用于處理LiDAR數(shù)據(jù)的插件,實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)不同格式之間的轉(zhuǎn)換,并通過三種不同的表達形式實現(xiàn)LiDAR點云數(shù)據(jù)的三維化顯示。在ArcGIS中導入轉(zhuǎn)換后的點云數(shù)據(jù),以反射強度為插值內(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,實現(xiàn)對DSM深度影像的濾波處理,用四種不同的自適應濾波進行實驗,對結(jié)果進行比較和分析。
　　3.設(shè)計一套自動化提取的處理流程,在matlab的平臺支撐下,對濾波后的DSM深度影像數(shù)據(jù)