无人机LiDAR在山洪灾害调查中的关键技术及应用

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近年来由于特殊的区域地理环境、极端灾害性天气及人类社会活动等诸多因素的影响，山洪灾害已成为造成我国经济损失以及人员伤亡的主要灾种，也是当前防洪减灾工作研究的重点及难点。　　开展山洪灾害调查工作可以为山洪灾害频发区提供重要的基础资料，对防灾减灾具有十分重要的意义。传统的山洪灾害调查方法作业效率低、特殊地区可用资料少且难以满足数据实时获取的需求。因此本文将无人机激光雷达技术应用到山洪灾害调查中，并对应用中所涉及的关键技术进行了研究，旨在实现由激光点云数据快速批量地获取山洪灾害调查所需的河道断面、居民户轮廓及中心点高程等成果数据。本文的主要研究内容及创新点如下：　　(1)依托中国水利水电科学研究院的《全国山洪灾害调查评价无人机遥感技术示范应用》项目，结合栾川县无人机激光雷达数据，研究了无人机激光雷达数据获取流程、点云处理方法与流程，给出了一套由原始激光点云数据自动获取山洪灾害调查评价要素（包括河道断面、居民户轮廓及中心点高程等）的方法与完整流程。　　(2)针对海量点云数据，提出一种基于格网的高程逐步迭代滤波方法实现地面点云与非地面点云的自动分类，并通过示范区实测数据及国际标准数据对方法进行定性及定量分析，验证了方法的有效性。　　(3)针对滤波后的地面点云数据，给出了河道断面自动获取的完整流程及详细步骤，并结合TPS插值实现了河道断面的批量获取。此外还将基于RTK测量、航拍解算与点云数据获取的断面成果进行了对比分析，结果表明基于点云数据获取的河道断面能够很好的反映地形起伏，满足山洪灾害调查的精度要求。　　(4)针对无人机激光雷达获取的建筑物点云呈现的特征，应用基于法向量的模糊C均值聚类法进行建筑物点云的自动提取，并对初始参数及法向量取值范围进行了设置，然后基于该结果采用构网及设定阈值获取了居民户轮廓及中心点高程。　　(5)针对获取的河道断面、居民户中心点高程以及统计的历史洪痕点信息，将居民点高程沿河道进行纠正并统计人口信息，最终获得了沿河分布的居民点高程及人口分布结果。　　(6)采用论文的流程及方法进行了山洪灾害调查要素提取软件的设计与部分模块的开发，并以陶湾试点小流域获取的点云为例进行了项目应用示范，获取了项目所需的调查要素提取结果，此外还对航拍获取的基础数据成果进行了展示。

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作者
胡小青;
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作者单位

东华理工大学;

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授予单位东华理工大学;
学科测绘科学与技术
授予学位硕士
导师姓名程朋根;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类
关键词
无人机,激光雷达,点云数据,要素自动提取,软件开发,山洪灾害调查,遥感技术;

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1. 无人机LiDAR在山洪灾害调查中的关键技术及应用 [J] . 胡小青 ,程朋根 ,聂运菊 . 江西科学 . 2016,第004期
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