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第一届全国激光雷达对地观测高级学术研讨会

第一届全国激光雷达对地观测高级学术研讨会

  • 召开年：2010
  • 召开地：北京
  • 出版时间： 2010-07-15

主办单位：国际数字地球学会中国国家委员会;中科院对地观测与数字地球科学中心

会议文集：第一届全国激光雷达对地观测高级学术研讨会论文集

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  • 摘要：激光雷达作为一种新型的获取目标三维信息的设备，正逐渐应用于我国国家建设的各个领域，其中由于地面激光雷达产品使用静态平台且便于携带，具有更广泛的应用范围。本文针对目前国外主要地面激光雷达产品，对典型参数以及应用领域进行了分析与总结，并根据实际应用情况讨论了一系列问题，指出在地面激光雷达的研制需要进一步与实际应用相结合才能充分发挥激光雷达技术的优势。
  • 摘要：近年来三维激光扫描技术以其高效准确且非接触式的优势脱颖而出，在文物保护中受到广泛应用。本文以广西宁明花山岩画保护项目为例探讨其在文物保护中的应用，通过介绍三维激光扫描技术的原理及其数据处理技术，提出一套可行的工作方案。以地面三维激光扫描仪获取的点云数据和高清摄影技术获取的数字影像快速建立真彩色三维模型，结合高精度DEM建立虚拟场景，并同时获得三维空间的线、面、体等各种制图数据，便于其它后处理工作，如分析、仿真、模拟、展示、监测等等。同时结合导出的正射影像图，建立不同年份的岩画数据库，并利用GIS技术进行动态变化监测分析，进而研究危害岩画的各病害因素的相对影响权重，不仅完成了精确的测绘，而且取得较完备的科学记录档案，为岩画的进一步保护措施的制定提供科学的决策依据。在以后的文物保护工作中，将进一步结合计算机图形学、图像处理等信息领域最新发展技术，在虚拟场景的基础上结合传统的文物保护与修复工作经验，实现文物的虚拟修复，对于文物保护工作将产生重要的影响。
  • 摘要：车载激光扫描技术可以快速获取地表的高精度三维数据，其作为一种新的数据获取手段，已逐渐应用于地理信息系统产业中。将激光扫描数据分类是对地物进行特征提取以及建模的前提与关键。现今，针对车载激光扫描数据的分类方法还不成熟。rn 本文提出了一种基于格网化与区域分割的分类方法，该方法主要适用于城市激光扫描数据的分类，结合车行GPS轨迹以及同一扫描线上激光点之间的斜率提取出路面，然后使用格网投影与区域分割的方法实现其他地物的分类。为验证该方法的有效性，本文使用该方法对海南三亚市某街道的激光扫描数据进行分类，成功分出路面，建筑物，树木，电杆／路灯四类地物，分类速度较快，结果较为准确。
  • 摘要：三维激光扫描仪受具有精度高、效率高、适应性强、自动化等优点，己经广泛应用于工程测量、地形测量、交通现场勘测、桥梁变形监测、古建筑和文物保护、数字城市等多个领域，并取得了很好的效果。本文提出了一种三维激光点云坐标转换的方法，该方法通过求解多元函数的极小值解出旋转矩阵和平移向量，不同于传统的用最小二乘拟合七参数的方法。与目前常用的一些方法相比，具有适应大旋角、不受平移参数影响、计算简便快速、便于程序实现等优点，并验证了该方法的可行性。
  • 摘要：本研究利用地面激光雷达采集建筑物点云数据，运用各种数据处理软件实现三维物体几何重建并进行比较，生成真实纹理贴图的三维模型，实现三维漫游;然后对点云数据进行分析，用平差的方法拟合出规则物体表面，再将其与该扫描对象的建筑结构图进行比较，可以很方便的得到建筑物的变形数据，对建筑物的监测，特别是对古建筑物、世界文化遗产的保护起到重要作用。
  • 摘要：本文提出了一种基于分层等值线的地面激光扫描表面重建方法。针对地面激光扫描数据分辨率高、数据量大、模型复杂、细节多、缺少点和点之间的拓扑关系的特点，首先提出高分辨率激光扫描数据的等值线提取方法。在具有垂直分布特点的点云数据中，按照点云的高程分布状况，依据迭代的凸包算法，提取分层点云的等值线。然后提出基于分层等值线的地面激光扫描表面建模方法。建模过程中，采用最短对角线法完成分层等值线之间的三角化。连接分层的三角网，并统一三角网的法线向量，得到最终的地物三角网模型。等值线的同距和采样间隔可作为多分辨率表达的依据。最后通过一个实例验证了本文方法的可行性。
  • 摘要：本研究以车载激光扫描点云数据为研究对象，提出一种快速提取道路标识线的方法。该方法首先利用点云数据的反射强度和高程信息对原始的点云进行粗分割。然后将分割后的点云数据投影到二维平面中，利用反射强度信息和点云空间分布信息生成点云强度特征图像，同时利用数学形态学、阈值分割、Hough变换、连通区域检测等方法进行道路标识线的提取。最后，基于道路标识线的几何特征和语义信息，对检测到的车道线特征进行分类和链接，从而提取完整、准确的三维道路标识线点云数据。
  • 摘要：机载LIDAR作为测绘技术发展的最近阶段，代表着GPS技术之后测绘界又一重要的技术革新。由于机载LIDAR自身的特点，机载LIDAR技术在三维城市建模方面具有很大的技术优势。本文结合国内外三维城市建模的最新发展趋势，提出了采用机载LIDAR技术进行三维城市模型构建的一整套技术方法，即数据预处理，DEM、DOM制作和三维建筑物体框模型提取。并成功应用于天津市中心城区330平方公里大范围、高精细三维城市模型的构建。本项目的成功实践，证明了机载LIDAR技术在城市三维建模方面的独特优势，必将近一步提高城市信息化建设的整体水平。
  • 摘要：由于激光雷达获取的数据十分散乱而且数量十分庞大，由此建立的网格曲面会严重影响后续的曲面处理效率，有必要对其网格进行简化。本文分析了Delaunay三角剖分算法在激光雷达点云数据的网格建模中的优势，在此基础上，提出了一种激光雷达点云数据的网格模型简化算法。该算法首先建立Delaunay三角网，然后确定每个网格顶点到其周围相邻顶点所形成的多边形的垂直向量，之后再计算该向量与周围三角形的平均夹角，根据平均夹角的值设定一个合适的角度阈值以决定网格顶点的取舍，并重新生成Delaunay三角网格。实验结果表明，本算法可以在不影响网格建模的准确性的前提下，达到三角网格简化的目的。
  • 摘要：本文相对于传统的城市三维建模方法，采用Lidar技术来构建城市三维模型Lidar能够快速完成地面三维空间地理信息的采集，通过数据处理，可得到具有高精度坐标信息的激光点云数据和DOM影像数据．本文详细介绍利用Lidar点云数据所提供的建筑物的位置、高度信息和DOM所反映的建筑物轮廓构建高精度的城市建筑物模型的方法，达到快速地生成城市三维模型的目的。最后，针对Lidar技术在三维“数字城市”的应用进行总结和展望。
  • 摘要：本文提出了一种从大量机载激光雷达点云数据中自动提取地面点的滤波算法。传统的滤波公式都只执行和测试少量的点云数据。然而在大量的点云数据中，聚类或基于聚类的滤波都不可能在计算机的物理内存里一次性完成。本文用三个主要步骤来完成从大量激光雷达数据中提取数字地面模型。首先，为使计算机能一次性完成聚类和分类工作，整个数据被分为具有相互重叠的多个小块并在每块中对点云进行聚类。其次，通过拓扑描述和几何特性，对形成的聚类进行分类。然后根据聚类在所属块中的空间位置来赋予这些聚类的分类结果高低两种不同的信任级。那些具有低信任级的聚类是因为他们在一个单独的块中缺少完整的拓扑或几何信息。因此，本文提出一种在几个邻近的块中寻找相关聚类的公式。然后再对这些联合聚类进行分类。最后，数字地面模型将添加这些地面聚类。
  • 摘要：本文针对建筑物点云分割问题，提出了基于八邻域搜索算法，并给出了该算法的流程，分析了算法的运算速度和稳健性。实验证明：该算法可以有效、准确地将不同建筑物点云进行点云分割，即对不同建筑物进行不同的标记。算法有一定抗噪声能力，运算速度快，满足大量建筑物点云数据点云分割的要求。其不足在于不能删除高大密集树林反射的密集激光点簇，对于间距小于3.4米的建筑物会标记成同一建筑物，需要在这些方面继续优化和完善。
  • 摘要：本文利用机载激光雷达单一数据源提出一套建筑物轮廓线追踪提取的流程框架。研究方法由以下三个步骤组成：第一，建筑物的探测。首先利用本文提出的“基于数学形态学的多层次滤波生成D1M算法”进行地面点与地物点的初步分离，从而获取差分DSM，紧接着利用“基于区域增长的梯度分割方法”进行建筑物与植被的分离，最后结合一定先验知识及其建筑物形状，面积等几何属性的限制，完成建筑物准确探测;第二，本文将"α-shapes"算法引入到对激光雷达的点云的数据处理中，从而实现建筑物的边界提取。利用该算法可以进行凸多边形、凹多边形、带有空洞的建筑物及其复杂的不规则曲线多边形建筑物边界追踪与提取；第三，利用传统的道格拉斯算法对边界进行简化，通过一系列的约束条件去除“伪关键点”，将对应的边界进行最小二乘拟合，配合建筑物边界一般具有的与主方向的平行性、共线性、正交性、封闭性等几何属性信息，完成建筑物边界的规则化。通过以上三个步骤可以顺利实现大多数复杂建筑物的边界追踪与规则化。从而为后续平顶棱柱形建筑物三维建模奠定基础。本研究实验区位于芬兰赫尔辛基工业大学校园西北角，面积约为45．32万平方米，测区内包含建筑类型比较丰富，适合于对本文提出的框架进行全面测试。实验表明本研究所提出的建筑物边界提取流程框架算法效率较高，用户干预较少，实验结果比较理想，达到了预期的目标。
  • 摘要：本文结合天津市城市规划的业务需求，天津市勘察院积极引进代表测绘界最新技术革新的机载激光雷达航测和车载移动激光扫描技术。以天津市和平区和蓟县山区为实验区，充分进行技术集成，实现了激光雷达遥感在城市规划管理中的应用，实验成功，效果明显。本实验区的成功实践，证明了激光雷达遥感在三维数字城市规划管理中的巨大发展前景，必将更好的推动国内三维数字城市建设工作。
  • 摘要：为了有效地抑制与补偿平台运动误差产生的像质退化，本文针对机载激光雷达平台的运动特性研究激光雷达点云分布的变化规律，理论推导了平行扫描式激光雷达、Z扫描式激光雷达和圆锥扫描式激光雷达的点云坐标分布表达式;仿真讨论了机载激光雷达运动参数与激光雷达点云分布规律;基于平行扫描式激光雷达，研究了五种运动误差对激光雷达点云坐标分布的影响，最终仿真得到根据影响程度由大到小依次为侧滚角误差、俯仰角误差、偏航角误差、机身上下抖动误差、速度瞬时变化误差。该研究结果为进一步研究机械补偿以提高激光雷达系统成像精度提供了理论依据和基础。
  • 摘要：本文主要研究、探讨LIDAR技术在公路勘察设计中的关键技术应用问题;探索、总结、建立符合我国公路勘察设计特点的LIDAR数据采集规范与技术标准要求、技术流程、质量控制措施、以及质量评价体系。具体地说，本论文主要研究内容包括以下几个方面：⑴根据公路勘察设计的需求，通过理论研究和实验探讨，确定不同规格机载激光扫描系统一系列相关技术参数的合理设定范围和最佳配置方案；⑵研究实验多种地面控制点布设方案对机载激光扫描结果精度的影响，总结探讨最经济合理的地面控制测量方案；⑶高密度精准三维地面模型数据与常用道路CAD设计系统接口技术的研究;结合我国公路勘察设计的特点，及具体工程实践经验，将研究成果的先进性、实用性和集成性放在首位，贯穿整个实施全过程，形成符合我国公路勘察设计特点的快速作业标准模式。
  • 摘要：机载激光雷达测量系统由激光扫描系统、全球定位系统和惯性导航系统整合而成，由于三个量测子系统的量测值及子系统间的整合，若有不精确的地方，便有误差产生。通常，由于误差会导致LiDAR数据不同条带之间重叠部分出现一定差异。目前较常见改正误差的方式为利用航带平差的方式进行处理，本文改进了Robert(2004)的最小二乘匹配算法，引入高斯-马尔科夫模型，得到了未知参数的最小无偏方差估计，并将其应用于机载LiDAR航带平差中，并采用模拟数据和真实实验数据评定了算法的正确性及精度，结果表明其精度完全满足实际生产需求，从而证明了这种算法的可行性。
  • 摘要：现行的对Lidar质量的控制评定方法可操作性不强，没有具体的指标，因此，对于Lidar数据，寻找一种合理并且有效的质量控制方法是非常必要的。本文将根据Lidar数据的误差构成、分布特点以及大量数据处理实践，阐述对Lidar质量控制与检查方法的一些观点，提出目前易操作并能够量化的评估指标，即通过对误差源对点云的精度影响分析说明Lidar数据的误差具备随机性，因而提出一种简单可行的方法：用统计数据来标定Lidar的数据精度。
  • 摘要：LiDAR技术在公路测设方面有着重要的作用。但是，在以上的处理过程中，由于LiDAR数据本身的非均匀分布特性、滤波算法中对地面点定义的二义性，导致生成的数字地面模型并不能完全真实的表达裸露地表的地貌特性。本文通过修正LiDAR点云的滤波处理结果，根据工程应用的需求，将高速公路和桥梁上的非地面点提取出来与地面点合并作为地形点，并添加高速公路路面边缘的三维矢量线作为约束条件进行联合建模，以到达补充桥梁和路面数据点的目的，从而提高数模精度，保证了机载LiDAR技术在替代传统作业流程的同时能充分满足公路测设对数据的精度需求，为在较大程度上节约工程成本、缩短工时、提高作业效率奠定了良好的理论和实践基础。
  • 摘要：公路的三维可视化设计就其功能而言应包括两个方面：设计过程的可视化及设计成果的可视化。本文重点论述了公路三维设计的流程与实现方法以及公路三维模型的构建方法与流程。并在此基础上设计开发了道路智能设计系统。
  • 摘要：人工提取LiDAR点云中的特征点粗差很大。本文提出了一种结构化提取特征点的方法，并对其平差优化，计算得到最佳逼近真实位置的特征点。本文以一幢建筑物的LiDAR点云为实验数据，首先对目标建筑物LiDAR点构造不规则三角网，过滤边界边提取出边界点，进而拟合出初始轮廓线。利用房屋建造时边界线相互垂直平行等条件，对初始角点进行平差优化，计算得到较为准确的特征点坐标。
  • 摘要：星载激光雷达GLAS的数据产品GLAS14提供了六个高斯分解波形，分别代表激光光斑内地面目标在垂直方向上的不同分层。本文利用这些波形的波峰位置提取地面目标的相对高度，并进行野外验证，分析城市建筑高度变化规律，然后将地面目标的高度数据与土地利用／土地覆盖类型图中城镇建设用地像元百分比相乘，得到北京城市总建筑面积的年季变化规律，结合国家统计局的北京市房屋总建筑面积数据，建立了统计数据和GLAS估算北京总建筑面积的线性回归模型。本文的研究结果表明：2003-2008年间，北京城市建筑高度和房屋总建筑面积不断增加，2007-2008年尤其增加显著。本文利用GLAS数据提取城市建筑高度弥补了以往遥感方法在城市变化研究上的不足，将城市变化的研究由二维平面拓展到三维空间，提高了研究精度，为城市研究开辟了新的途径。
  • 摘要：ICESat-GLAS数据能有效的探测森林植被的垂直结构，通过对其波形数据的分析能得到森林垂直方向上诸多信息，在估算森林树高、蓄积量和生物量方面得到了广泛的应用。为了研究大光斑激光雷达数据在复杂地形区域估算森林蓄积量的能力，本文以云南省香格里拉县为研究区域，将GLAS01数据滤波、求波形长度等一系列处理后得到的平均树高与实测数据进行对比，分析坡度对GLAS数据估算树高的影响，同时将其与平均树高、森林蓄积量建立相关关系，初步探究三者之间的关系。研究结果表明坡度会降低大光斑激光雷达数据估算森林植被高度的精度，但GLAS数据估算出的树高数据与实测的平均树高、蓄积量数据仍有较好的关系，这表明GLAS数据估算森林蓄积的潜力，为进一步研究复杂地形条件下如何去除坡度影响并估算精确的森林蓄积量提供了参考。
  • 摘要：激光雷达是近年来国际上发展十分迅速的主动遥感技术，在森林参数的定量测量和反演上取得了成功的应用。本文分析了LIDAR工作原理、类型及特点、影响LIDAR数据质量的因素、国内外LIDAR的发展状况及应用领域，重点介绍了国内外利用LIDAR数据反演森林参数(树高、郁闭度、冠幅、林分密度、断面积和蓄积量等)的方法和研究进展，同时对今后LIDAR在森林参数反演方面的研究作了展望。
  • 摘要：本文提出了一种基于小波变换提取激光测高卫星／地学激光测高系统(ICESat/GLAS)完整波形数据的方法。ICESat／GLAS数据经过小波分解、设置阈值函数和重构的信号，可实现对波形数据的滤波过程。为有效地与Bevington等提出的高斯滤波器对LiDAR回波波形数据平滑滤波相比，文中对105个相同回波波形数据进行了仿真实验，结果表明：高斯小波变换后信号的均方根误差(RMSE)降低了0．7188，信噪比(SNR)提高了16．17 dB;小波变换滤波较好地保留了回波波形中的有用信息，去噪和拟合效果优于高斯滤波器的平滑滤波;同时，小波变换还有效地抑制了回波波形的“叠加”现象。
  • 摘要：激光雷达具有对森林垂直结构高精度的直接测量能力，而光学遥感是获取区域尺度森林生物生理参数的有效途径。因此，将两者有效结合进行区域林分冠顶高度联合反演意义重大。本文实现了大脚印激光雷达GLAS脚点波形数据处理和不同地形条件下森林冠项高度反演算法，并建立了区域尺度不同森林类型林分冠顶高度GLAS+MERSI联合反演模型，制作了江西地区森林冠顶高度图。总体上，GLAS激光雷达森林冠顶高度估算精度较高;且在与MERISI250m数据的联合反演模型中，针叶林模型精度较好(R2=0．7325)：阔叶林次之(R2=0．6095);针阔混交林较差(R2=0．4068)。分析发现，考虑了光学遥感生物物理参数的GIAS+MERSI联合模型在区域尺度森林冠顶高度估算中有较高的精度，且在空间分布上与土地覆盖数据分布特征非常一致。
  • 摘要：本文在分析高分辨率航空影像中地物提取方法的基础上，提出集成激光扫描数据进行建筑物轮廓提取的方法。首先，讨论激光扫描数据和航空影像配准方法。其次，比较地物提取方法，如DSM／DTM和NDVI比较法、监督分类法、应用DTM-AV和NDVI密度法、应用激光扫描数据、建筑物影像分割等方法，并提出利用其他的提取方法的结果来提高任何单一方法的成果质量，实现既快速又准确的建筑物轮廓提取方法。最后，还讨论了建筑物轮廓规则化的方法，基于获得的轮廓并结合建筑物群多面片的特点，进行轮廓规则化处理。航空影像集成激光扫描数据，可以快速准确地提取建筑物轮廓的三维信息，为大比例尺地理空间信息的获取和更新提供技术支撑。
  • 摘要：机载激光雷达(Light Detection And Ranging，LIDAR)能够快速地获取不同地形条件下的高采样密度点云数据，通过提取森林冠层的激光脉冲回波点，可以用于森林覆盖区的快速制图。本文选择甘肃省祁连山水源涵养林的大野口流域作为试验区，提出了一种优化的激光雷达数据处理方法，基本思路是首先根据不同坡度的森林冠层三维结构特征，将点云数据分为地面点和非地面点两类;然后根据森林与低矮地物之间的空间特征差异，将非地面点分为植被点和非植被点两类：最后根据植被点生成森林覆盖区分布图。结果表明森林覆盖区的识别精度高，能够用于森林生态水文等相关模型的应用分析。
  • 摘要：机载激光雷达是由多设备集成用来获取地面点信息的一种新型测量技术，为了达到理想的数据精度，在飞行作业前都要进行各子设备以及系统整体的全面检校，而检校的质量直接影响到最终点云的精度。作为检校中至关重要的一部分，惯性测量系统和激光扫描仪之间的安置角不能在地面测得，如果不进行纠正的话，将作为系统误差直接影响到点云的坐标。本文将以激光雷达观测方程为基础，在不借助地面控制点的情况下，利用重叠条带点云不一致性，根据最小二乘原理求解安置角误差，达到提高激光雷达数据平面精度和高程精度的目的。最后，选取两块检校场数据来验证方法的有效性，并进行精度评定分析。
  • 摘要：本文对机载LiDAR在天津市基础测绘中的应用进行了介绍。机载激光雷达以飞机为搭载平台，结合GPS技术和惯性导航技术，可直接获取地表三维信息，快速生成高精度DEM，当前已展示出了良好的应用前景。在此背景下，天津市勘察院利用机载LiDAR进行了相关试验，并在此过程中摸索出了一套高效的从数据采集到数据产品制作的全流程的技术体系。
  • 摘要：本文研究了机载激光雷达载荷平台姿态角随机测量误差对点云和三维成像精度的影响机理。首先分析了线扫描式机载激光雷达工作原理，推导了姿态角随机测量误差与激光脚点定位误差之间的映射关系，并提出一种曲面拟合插值定量描述三维成像精度的方法。通过数值仿真，建立了三种常见地形的模型，即平面、长方体和半球体，并模拟了姿态角随机测量误差对激光点云和三维成像的影响规律。最后，对一个实物模型进行了姿态角随机测量误差影响的半实物仿真实验，定量描述了姿态角随机测量误差造成的点云定位精度以及三维成像精度的变化。仿真和实验结果表明，姿态角随机测量误差造成激光脚点定位精度降低，激光脚点的高程精度较高，是平面精度的4．5倍;姿态角随机测量误差增大10倍，激光脚点定位误差也增大10倍，而三维成像精度则降低了40倍左右。
  • 摘要：激光雷达以前极高的测量效率和较高的测量精度在测量中得以广泛的应用。本文针对该技术在天线面型检测测量，展开应用试验研究。试验采用RIEGL公司最高精度的VZ-400型号，对口径2．4米的C波段的天线进行扫描测量，同时采用高精度的全站仪TCA2003对天线面型进行了检测，并以此作为参考，实验中激光扫描在面型检测中精度优于2mm，这该技术在天线面型测量中的应用，提供方法和方案设计依据。该实验只是从试验的角度，对较小尺度的天线进行了面型检测试验，对于将来大型的天线面型检测，还需要进一步的论证和实验，考虑该技术的发展和优势，该方向有着广阔的应用前景。
  • 摘要：随着激光技术的发展，激光成像雷达在现代战争复杂战场环境中逐渐获得了广泛的应用，目前激光成像雷达自动目标识别技术己成为国内外研究的热点问题。本文提出了基于Zernike矩的激光成像雷达目标识别算法，从激光成像雷达目标的距离像中提取zernike矩特征，应用RBF神经网络对三种地面目标进行识别。仿真实验表明，该算法取得了比较高的识别率，而且特征维数较少，识别时间很短，能够满足弹载实现的需求，具有一定的应用前景。
  • 摘要：激光雷达即激光探测与测距，提供了一种快速、高效地获取三维空间数据的方法，因而在城市规划、资源勘察、电力、交通、文物保护、军事、测绘、灾害监测等方面已经得到广泛的应用。本文首先介绍了三维激光扫描技术的原理和地面激光扫描技术的特点，详述了地面三维激光雷达技术在遗产保护中的应用，最后指出当前应用中存在的问题及需要解决的关键技术，并对三维激光扫描技术三维未来作了展望。
  • 摘要：车载多传感器移动测图建模系统对确定激光扫描仪的中心与GPS天线中心之间的位置关系，以及激光扫描仪与IMU的姿态关系，即标定激光扫描仪的外参数是至关重要的。本文提出利用建筑物的结构特征即特征面来对激光的外参数进行标定：选取一块比较平整的墙面，通过全站仪量测墙上控制点坐标，拟合出这块墙面的平面方程，以此建立含有激光外参数的特征面误差方程，并根据最小二乘间接平差原理定义误差改正数，根据经验设定各个误差变量的初值求解出误差改正数并对误差变量进行修正，通过设定阈值不断迭代最终求解出外参数并通过不断实验验证其精度。
  • 摘要：本文以巡飞器对地面车辆的目标探测和识别为应用背景，采用基于线阵光电探测器并行接收的激光雷达探测新体制，以提高对目标成像的速度和实时性。按照对目标照射的激光辐射形式，总结出两种激光雷达线阵探测模式：一种是激光多束发射线阵接收模式，另一种是激光泛光发射线阵接收模式。对这两种模式的机理、实现方式及优缺点进行了分析，并分别建立了两种模式下的探测方程。采用信噪比和测距精度来分析两种模式的探测和测距性能。分别推导出了两种模式下信噪比与距离，发射功率与距离的关系表达式并进行了仿真。仿真结果表明，在相同距离和发射功率下，激光多束发射线阵接收模式的回波信噪比更高：在相同距离和测距精度下，激光泛光发射线阵接收模式需采用更高的发射功率。
  • 摘要：为了实现目标区域的高效、实时成像，需要扫描速度更快的激光雷达系统。本文介绍了中国科学院上海技术物理所正在研制的线阵扫描型激光雷达三维快速成像仪器，它采用24元雪崩光电二极管阵列探测经过光学透镜系统整形的线状光斑信号，可以在一次脉冲周期内同时获取目标表面的24个点的三维坐标，特别适合应用于对激光雷达成像时间有严格限制的特殊环境。本文从激光雷达的信号发射、信号接收以及数据处理等三个方面详细分析了线阵扫描型地面激光雷达成像的特点，同时与单点扫描型激光雷达仪器相比，讨论了线阵扫描型激光雷达的主要优势和缺点。分析表明，与传统单点扫描型激光雷达相比，在损失很少的一部分激光能量的条件下，该仪器可以极大提高扫描成像速度，其扫描成像效率与线阵探测器上雪崩光电二极管的个数成正比。
  • 摘要：目前的三维成像激光雷达通常采用线性雪崩光电二极管探测器接收目标回波，其灵敏度往往在数百光子以上，对于直接探测三维成像激光雷达，采用工作于光子计数模式的单光子探测器可以响应单光子水平的目标回波，从而大大提高探测效率。本文研究的光子计数三维成像激光雷达采用工作于门控盖革模式的单光子雪崩光电二极管作为探测器。首先分析了这种探测器的工作模式，并重点讨论了与目标回波探测有关的探测器死时间，暗计数等重要参数。接着分析了基于这种探测器的激光雷达的回波光子探测模型，并根据此模型讨论了激光雷达探测概率和虚警概率．分析表明，影响激光雷达系统设计的主要因素是探测器死时间和背景光暗计数。在理论分析的基础上，设计了一套基于单光子雪崩光电二极管的三维成像激光雷达原型系统。该原型系统遵循了窄光谱(1nm)、窄视场(100urad)的原则，从而有效地抑制了背景光暗计数的干扰。本原型系统被用来对一些选定场景进行了一系列的测距和三维成像实验．实验结果表明，由于探测器具有很高的灵敏度，激光雷达系统作用距离得到很大扩展。
  • 摘要：车载LiDAR系统是继机载LiDAR系统后的又一新型测绘方式，在数据采集和处理中有着自身独特的方法。本文以StreetMapper360系统采集的一段厦门环岛路数据为例，分析了车载LiDAR系统的主要误差来源，随后从激光点云的数据采集、GPS/IMU数据后处理、安装误差角检校与地面控制点调整四个方面讲述了改善车载激光点云数据精度的方法，最后用地面检查点验证了点云成果数据的精度。
  • 摘要：在三维扫描数据处理中，基于所选取的邻域进行主元分析进行法矢估算的主元分析法是常用方法之一。在实际计算时，由于邻域中可能包含已经跨过边缘属于另一表面的点，或者邻域中存在有明显偏离的异常点等原因，会造成拟合失败，从而使所估算的法矢无效。本研究针对这种情况，根据异常点会影响所有包含该点所计算法矢的原则，通过计算比较不同点所构成的平面法矢的相近度(相关系数)，找出并剔除异常点，达到提高法矢估算的精度。
  • 摘要：车载激光扫描系统可以精确、快速获取城市建筑物、道路交通设施、隧道等地物的表面信息，非常适用于城市物体三维空间信息的快速精确获取和在此基础上的三维重建。然而将大量杂乱的点云数据处理为可使用的三维模型需要繁乱的处理过程，现阶段还没有针对车载激光点云三维重建的统一的成熟的算法。本文提供了一种基于地物分类的车载激光点云三维重建的方法，数据基础是己分类的彩色点云，重点是充分利用各类地物的特性，对不同地物进行不同方式建模。
  • 摘要：本文首先介绍了激光雷达技术的基本概念及工作原理，接着分析激光雷达技术在白居寺测量中的数据获取及配准方法，并探讨数据获取及配准精度核查时应遵循的原则和注意事项。探索出将线画图与正射影像图结合的彩画立面图的制作方法，并制作了平、剖面图。实践证明，制作的线划图效率高、精度好、直观、真实性强、表现内容全面，解决了自居寺建筑无法精确测绘的问题，对于藏式古建筑测量有很好的借鉴意义。最后阐述了激光雷达在白居寺测量中的意义，指出当前激光雷达技术存在的不足，并对其未来的发展方向进行了展望。
  • 摘要：随着三维激光测量技术的日益发展，激光测量已经在众多行业中得到应用和发展。但扫描获得三维激光点云存在植被、建筑物等多余数据。如何快速，高效将植被和建筑物等点云数据去除是目前急需解决的问题。本文提出了海量激光点云的等网格分块方法和分块网格的动态四叉树的空间索引方法，编制了海量激光点云数据的管理软件LIDAVIEW,在此基础上实现了海量激光点云的植被自动过滤方法，利用该方法可以将植被和建筑物等点云数据去除，自动获取地表表面点云数据。该方法速度快、植被过滤干净，可用于海量激光点云数据的快速处理。利用该方法实现了内蒙古鄂尔多斯神华某灰矿区域点云数据的植被分类，形成了扫描区域的DEM数据和1：1000地形图。
  • 摘要：本文介绍了应用三维激光扫描仪和高精度GPS获取裸露岩体边坡的三维空间点坐标数据并进行坐标自动转换，采用模糊群聚的方法快速全自动确定岩体结构面优势产状。利用IDL的Triangle函数将岩体边坡三维空间点云数据进行三角网重构，计算重构的三角网平面方程的法向量，以三角网平面方程的法向量表示其产状。利用FUZZY C-MEAN模糊群聚的方法进行结构面产状的群聚分类，并采用不同颜色表示结构面的群聚分类结果。将该方法应用于力丘河某裸露岩石边坡结构面优势产状的统计分析中，通过和传统统计方法对比分析，该方法具有快速和远距离测量的优点且结构面群聚分类结果可靠、合理，可以准确全自动的确定结构面的优势产状，同时可以自动获取结构面的间距和迹长等几何信息。
  • 摘要：利用三维激光扫描仪技术可以快速获取复杂工程的高密度和高精度激光点云坐标，进而实现挖填方方量的精确计算。本文采用IDL语言编制了海量激光点云的三维管理和展示系统LIDARVIEW，该系统采用海量激光点云网格分块技术和动态四叉树空间索引方法对海量激光点云数据进行管理和三维展示，在此基础上提出了地表植被自动过滤技术和建立地表的DEM模型方法。以三星堆西城墙遗址掩埋工程为例，详细介绍了三维激光扫描仪和高精度GPS联合应用以及坐标任意转换方法、三维激光测量技术在工程挖填方计算中应用流程和挖填方计算方法。获取三星堆西城墙遗址区的三维激光点云数据，形成掩埋前的地表DEM数据;根据设计掩埋方案的设计原则，利用断面自动加密技术获取掩埋后西城墙遗址区的高精度DEM数据和城墙四周边界数据。结合现状地表DEM数据和设计掩埋方案的掩埋表面数据，对三星堆城墙遗址掩埋方量进行了计算。工程实例表明该方法可以快速、高效的解决复杂工程的挖填方的方量计算。
  • 摘要：精确的定位是车载激光三维数据采集系统的基础，车载激光三维数据采集系统将GPS、IMU和里程计进行组合导航使各个传感器在性能上互补，充分发挥各自的长处，解决了传统组合定位的缺陷。本文对车载激光三维数据采集系统组合导航定位精度进行了研究，着重研究了GPS在30"，60"、90"不同失锁时间情况下的精度，并模拟隧道场景，利用激光扫描已知点对导航信息进行修正，大大增强了GPS长时间失锁时的精度，使之能适用于隧道扫描。将GPS、IMU和里程计构成的组合系统应用到车载激光扫描系统的定向定位可大大提高三维数据获取的精度与速度，充分满足了当前三维扫描定位工作需要。
  • 摘要：车载激光三维数据获取系统集成多种传感器，可以在获取三维激光点云数据的同时获取相应的光学影像。随着三维激光扫描技术的飞速发展，虚拟现实、数字城市建设越来越多的运用点云和纹理照片来建立真实感的三维模型。逼真的纹理信息是真实感三维模型的一大核心内容。rn 本文探讨了如何在车载系统的基础上对纹理的采集，纹理的重建进行研究和改进，提出较为合理的方法，纹理的采集过程中分析了采集平台、采集的原则;纹理重建过程中建立激光点与像元的一一对应关系，生成彩色激光点云，并在此基础上内插点云与相应的RGB值，以提高正射影像的分辨率，并在分类的基础上得到与原始影像匹配的校正纹理信息。
  • 摘要：本文以车载激光扫描点云数据为研究对象，提出一种由粗到精快速获取点云中建筑物位置边界的方法。首先通过分析格网内部点云的空间分布特征(平面距离、高程差异、点密集程度等)确定激光扫描点的定权，生成车载激光扫描点云的特征图像。然后采用阈值分割、轮廓提取与跟踪等手段提取特征图像中的建筑物目标的粗糙边界。最后，对粗糙边界内部的建筑物目标点云进行平面分割，提取建筑物的立面特征，并在建筑物先验框架知识条件下自动提取建筑物的精确边界。本文以Ooptech公司的车载激光扫描数据为实验对象，验证本文提出方法的可行性和实用性。
  • 摘要：本文利用LIDAR扫描数据，以Delaunay三角网的两个重要性质(空外接圆性质和最大最小角度性质)以及Delaunay三角网的基本原理为基础，参照传统算法思路，并进行改进。实验结果表明改进后的算法能提高LIDAR数据表面重建效率，耗时短，加快了三角网搜索速度，节省了计算机内存。最后又针对此算法提出了一些需要改进的地方。
  • 摘要：传统不规则数据场等高线提取是基于三角网的，而点云数据多，特征复杂，构建三角网技术并不成熟。本文首先提出点云的分层模型，在目标点云坐标系Z轴垂直地面的情况下对点云按一定间隔进行分层，将分层后点云作为等高线的采用数据。然后，用KDTree算法搜索每层内各目标点相对应的最近点，并记录两者距离，当距离超过设定阈值时，用三次B样条函数对其进行插值。结果表明，本方法可以有效提取等高线.并求解二次样条函数对空洞数据进行插值。
  • 摘要：当前，三维数字城市在建筑规划、环境模拟、旅游、事故应急和政府信息资源整合等方面得到广泛的应用，随之如何快速建立三维城市景观模型成为技术难题。随着测量技术、计算机技术的快速发展，使得数字城市的快速重建成为可能。尤其是三维激光扫描技术的出现，打破了如何快速、高效获取地面三维数据的技术瓶颈，为建筑物边缘特征提取和建模提供数据基础。对于单纯地面建筑物LIDAR数据，其边缘特征提取主要基于平面的提取，先检验出构成各个建筑物顶部组成面片的点，再用这些点拟合平面，得到建筑物的各个坡面，通过平面相交的方式获得建筑物模型的各个参数。rn 本文在上述研究基础上，进一步优化表面特征提取的流程与算法。在表面三角化的基础上，实现三角片法向量的计算、统计与排序;利用数据挖掘方法实现三角片法向量的聚类，自动剔除干扰数据，获取构面法向量(构面法向量是指构成建筑物平面的三角片法向量);利用人工交互与可视化功能，检验流程和算法的正确性，并进行相应的更正。主要创新点是利用平面中心三角网恢复点云模型拓扑结构，为LIDAR数据拓扑提取这一技术难题提供新的思路与方法。该方法是利用一般建筑的几何特性与约束条件，结合欧拉定理推导而来。其主要技术流程是利用建筑物表面点云建立表面三角网模型，在三角化的基础上对多面体每个面进行平面拟合，拓扑关系恢复，然后平面求交，提取特征点、构造棱线，进而求取模型参数进行三维重建。在尽量少的人工干预下进行建筑物特征提取及拓扑恢复，最终实现点云数据到建筑物模型数据提取过程的自动化与半自动化，并以计算机程序辅助计算和可视化展示。
  • 摘要：点云分割识别是激光雷达数据自动化处理最为关键和困难的过程，其目的是根据空间、几何和纹理等特征对点云进行划分，使得同一划分内的点云拥有相似的特征。本文分析了基于光滑约束的点云分割算法和基于谱分析的点云识别算法，针对附有颜色信息的点云数据提出了基于图切割的分割算法。通过对三种算法的实现与实验指出了三种算法的区别与联系，指明了三种算法不同的应用领域及场景。
  • 摘要：将全新的机载激光雷达技术应用到黄河三角洲地区进行系统地测绘，不仅可以有效地补充该地区基础地理信息数据库，使其提高准确性、完整性、现势性，而且也将对沿海海洋资源的科学开发、滩涂湿地生态系统保护具有重要意义。机载激光雷达可获取密集而均匀的地面点云数据，但是激光点云数据缺乏纹理、几何形状等直接形体信息，如何从机载激光扫描数据中提取各种地形信息也成为人们研究的热点及难点问题。rn 本文在分析黄河口滩涂特点及需求的基础上，讨论了LiDAR技术在滩涂测绘中的有效性及可行性。介绍了该地区数据获取及处理过程，重点讨论了滩涂各类地形信息提取的关键技术，并且选取典型实验区采用GPS-RTK方法进行地面实测验证，检验了机载激光雷达技术在海岸滩涂测绘中的有效性，并分析了信息提取的精度。
  • 摘要：随着地理信息软、硬件技术的日新月异，新的真三维可视系统技术的出现使城市真三维模型的建立成为可能。本研究以郑州市上街区为实验样区，通过激光测绘系统所获取的激光点云数据，利用数据滤波处理将区域纯地形特征信息与地物信息相分离，生成高精度的DEM;在此基础上对同步获取的数码影像进行了正射纠正，形成高精度的数字正射影像数据DOM;通过激光点云及协拍相机获得的城市建筑侧面纹理进而构建城市真三维模型，从而获得可量测的城市建筑真三维模型，构建城市真三维模型。本研究实现了多重三维激光测绘系统在城市三维模型建立的工作与技术流程，并探索多重三维激光测绘系统在数字城市建设中应用前景。
  • 摘要：机载激光雷达系统获取的海量点云数据中包含了大量的粗差，有些滤波方法将激光脚点中的最低点假设为地面点而实现滤波，如果最低点中包含粗差，对后续的滤波处理会产生较大的影响。故粗差剔除是对点云进行滤波处理前的必要工作。本文提出了将机载LiDAR的激光脚点的高程值统计出的直方图频数分析和对每个激光脚点的临近点进行搜索相结合的方法对粗差进行剔除，实验结果表明，该方法能够有效地剔除原始点云中的粗差，并且保留了原始地物的特征。
  • 摘要：随着激光雷达技术的发展和数据后处理软件功能的不断增强，激光雷达技术的使用将越来越多，应用范围也越来越广，可供研究的点云数据量越来越大，予是从海量点云数据搜寻研究的目标地形或地物将会十分困难，因此，DSM样本库的建立是非常必要的。本文给出了建立大型DSM样本库的原理和方法，并简单介绍了样本库组织和管理的方法，实现了对样本的快速检索。本文的探索对于激光雷达点云的数据处理、滤波算法的研究有一定的促进作用，对DSM产品的生产和标准的制定有一定的参考意义。
  • 摘要：本文通过分析机载LiDAR系统获取的激光数据的多回波特性，阐述了多回波信息对地物类型信息的揭示作用，并将多回波特性用于减少参与滤波的激光角点数量。实验证明，本文提出的滤波方案，可以滤波前先剔除掉大部分的植被激光角点和部分的建筑物激光角点，这既减少了参与滤波的数据量，又可以改善滤波算法对对复杂建筑物和植被的滤除效果。
  • 摘要：机载LiDAR点云数据量庞大，对其进行简化是应用点云数据的关键。尤其在用Delaunay方法构建DEM的时候，平坦区域的点云会产生大量的冗余数据。本文利用移动窗口的算法，剔除冗余数据后再构建DEM，从数据源的角度对算法进行了优化，大大精简了点云数据，并利用基于移动窗日的优化算法对算法中窗口大小的选取和阈值的选取进行了分析，得出了闽值及窗口大小的选取应根据高程数据精度. DEM拟合地形的精度和逼真度要求而定的结论，对于点云数据的有效应用有一定的借鉴意义。
  • 摘要：大型工程项目为了提高施工精度，其施工控制网往往使用独立的高精度工程控制坐标系，如何把扫描仪坐标系下点云数据精确地转换到高精度的工程控制网的坐标系中是个难题。本文结合激光扫描系统的特点，通过建立相应的坐标系，利用已有坐标系来解算坐标转换模型，确定坐标系之间的转换关系。依据地面GPS基站和机载或车载GPS接收机之间同步观测数据将扫描仪坐标系下的激光点云数据经过多次坐标转换，得到高精度的工程坐标系下的点云数据成果，从而使点云数据可以和工程坐标系联系在一起，满足工程的设计和施工需求。
  • 摘要：本文以临沂市数字城市为例，举例说明机载激光雷达在临沂数字城市中的应用。研究数据采集过程中根据具体情况，设定相应的参数，取得测区东西、南北两个方向的激光扫描数据，由于激光扫描数据量大，在测量时会有一些误差较大的点，在一些处理中要消除大误差点的影响。然后根据实际情况设定相应参数取得测区地物的顶面及侧面的纹理，对于无法取得的地物纹理采用人工朴拍采集。然后对数据进行处理并建立城市三维白模，三维建模是建立数字城市的重点，模型的精确度直接影响三维建筑物的模拟效果，本文中基于激光点云数据及地物影像纹理数据，采用逆向建模的方式，建立高精度的城市三维模型。最后对城市三维模型进行纹理粘贴。本文对激光雷达在数字城市中的应用进行探讨，并以临沂市为例对雷达数据处理过程进行探讨，激光雷达数据能够较好的完成数字城市的工作。
  • 摘要：本文探讨机载激光雷达(LiDAR)技术在铁路勘测设计一体化中的具体应用。此技术在铁路勘测设计中主要用于数据采集，可以快捷高效地获取高精度的三维地理空间数据，将大大减少铁路地形测量、纵横断面测绘的工作量，提高铁路勘测设计的工作效率，推动铁路勘测设计一体化向前发展，为铁路勘测设计一体化工作奠定坚实的基础，从而适应大规模铁路建设的需要。
  • 摘要：目前，国内已有多家单位引进了国外成熟的商用机载激光雷达测量系统，同时也利用该项技术取得了一些工程应用上的初步成果。但是现阶段各行业内，包括应用于铁路勘察方面，尚未形成成熟的应用模式，也未颁布相应的规范和作业标准，这主要是因为：受限于商用系统一些硬件技术及软件算法的保密，用户无法了解掌握数据处理全过程以及缺乏严密的电子分析算法对新技术的成果进行直观地评价。因此，一方面加深新技术在铁路勘察中的应用研究，另一方面在推动新技术发展应用的同时，及时加深梳理过程中发现关键问题都是十分及时和必要的。rn 本文由这两个方面的研究内容入手，认真总结激光雷达技术在铁路勘察中的应用实例，充分结合激光雷达数据成果特点，分析其在铁路勘察中的阶段适用性(勘察设计不同阶段使用不同程度处理的激光雷达数据成果)、专业适用性(勘察设计各专业关注的激光雷达数据成果特点)与对象适用性(不同地形特点的铁路勘察设计工作中激光雷达新技术特点的体现与应用)：并且通过其应用过程中发现的几个关键问题：适合于铁路航测的飞行设计与传感器设置问题、工程坐标系统的投影换带问题，铁路工程适用的点云分类标准、影像成果的使用问题以及成果精度验证与铁路相关规范与标准的制定等进行分析。过程中立足常规铁路勘察工作，参考一些国际组织和国外的相关技术经验，根据我国铁路勘察数据生产、管理和应用的特点分析研究解决这些问题的出发点与提出解决方案。这两个方面内容的研究在机载激光雷达技术在路内的迅速推广应用和提高铁路勘察设计的精度、质量和效率方面，具有非常高的理论价值和现实意义。结尾对机载激光雷达技术在铁路勘察中的应用前景做出了展望。
  • 摘要：本文对LiDAR点云数据生成格网化DEM的插值方法进行了研究。使用星载／机载激光雷达测量地面高程，对插值方法的计算效率提出了更高的要求，在试验区内根据水体、裸露陡坡、树林、公路、建筑群等地表类型建立五块采样区，对每块采样区分别使用距离倒数加权、自然邻域法、张力样条曲线法、克里金法等四种局部插值方法进行处理，并对生成的地形格网进行比较分析。试验结果表明：①在LiDAR点云的采样点密度接近或大于地形格网分辨率的条件下，使用局部插值方法可以产生准确的DEM，并能实现较高的计算效率。②当区域内高程变化幅度较大时，使用样条曲线插值可能导致插值结果异常;但在采样点稀疏的条件下，使用样条曲线对地表进行拟合，可以生成表面连续的高程模型。③LiDAR采样点密度受地表覆盖情况影响较大，格网化处理之前需要对数据进行认真分析，选择合适的局部插值方法。
  • 摘要：冠层高度模型(Canopy Height Model，CHM)是机载激光雷达在森林区域能够获得的一种极为实用的模型，它是对地面上森林冠层高度的一种表达方式，反映了森林冠层在垂直方向上的高度变化和水平方向上的分布状态。通过CHM可以提取多种林业调查中重要的森林植被参数如单木参数、林分参数、蓄积量、生物量等。然而CHM中可能会存在很多的非正常高度突变即无效值，在图像上表现为一些不自然的坑洞，这些坑洞的形成原因很多，从数据获取到数据后处理均可能带来无效值坑洞。这些无效值坑洞不仅仅在CHM上形成噪声，更会给后续的数据处理如单木参数提取，林分参数提取，生物量估测等带来影响。因此如何准确快速的消除无效值对CHM的影响是提高CHM后续处理结果精度的一个必要步骤。rn 本文从已分类的机载激光雷达点云数据与由其生成的CHM出发，通过分析坑洞在CHM上的图像关系以及对应点云数据上的回波信息，提出了一种结合机载激光雷达回波信息的CHM无效值填充方法：首先利用点云数据构建CHM和最大回波模型(Maximum Return Model，MRM)，然后结合CHM和MRM通过局部最小值法以及附加条件进行单个无效值像素的检测与填充，再结合CHM和MRM通过自适应窗口法以及附加条件进行尺寸大于一个像素的无效值坑洞的检测与填充。最后本文将本方法进行无效值填充的CHM与采用其他填充方法处理的结果进行比较，并认为本方法可以较好的填充大部分的无效值，并抑制一些过填充现象。
  • 摘要：本文在分析现有方法优劣的基础上，提出一种改进的基于平面拟合的机载LIDAR点云滤波方法。首先基于区域生长算法对重采样的LIDAR数据图像分割，提取最大连通区域为初始地面，然后基于坡度阈值剔除初始地面内的地物点，最后对筛选后的地面点克里金插值实现滤波。采用国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)提供的测试数据进行实验，研究了设置不同坡度阈值对滤波结果产生的影响。结果表明，坡度阈值取0．5时滤波效果最优，整体错误率仅为4．29％。与传统的基于平面拟合的滤波方法相比较，本文提出的方法更简单实用，能较好的解决粗差、初始地面点难选择和大型地物滤波效果不佳等问题。
  • 摘要：机载激光雷达是一种快速获取高精度三维地理数据的新技术，对它所获取的点云数据的滤波过程就是将LIDAR点云数据中的地面点和非地面点分离的过程。本文主要对数学形态学的滤波算法、基于坡度的滤波法、基于TIN的UDAR点云过滤算法、基于伪扫描线的滤波算法、基于多分辨率方向预测的LIDAR点云滤波方法等几种较为重要且实用的激光雷达点云数据滤波算法进行介绍和讨论，评价对比了各自算法的优势和不足，初步探讨了每种算法缺陷及其改进方向。
  • 摘要：随着智能电网建设的大规模开展，对电网快速、高精度勘测、巡查和可视化管理提出了巨大的应用需求。本文对基于机载LiDAR的电力巡线应用进行系统研究，首先对电力巡线的需求进行了分析和总结，其次，提出了基于输电线路LiDAR点云数据自动提取电力线的思路与方法，对剖面切割滤波方法进行植被提取的实用性进行了分析探讨，最后，以南方电网LiDAR勘测项目为例，对基于LiDAR的电力线提取精度进行了试验评定，表明基于LiDAR可快速高精度建立三维数字电网数据库，满足智能电网应用要求。
  • 摘要：激光雷达(Light Detection And Ranging，LiDAR)技术能够获取目标的垂直三维结构信息，是遥感技术领域的新型数据获取手段。利用激光雷达获取的三维结构信息可以定量估测森林参数，在森林资源调查中有着广阔的应用前景。rn 本文利用ICESat卫星上搭载的地学激光测高系统(Geoscience Laser Altimeter System,GLAS)提供的完整波形数据，通过对波形数据预处理，如解压缩，滤波去噪等，对预处理后的波形数据进行小波分析得到波形起止位置信息，并根据位置信息与原数据压缩比计算波形长度。而波形长度与树高等森林参数有着密切关系，从而为森林资源调查提供一种全新的方法。研究结果显示，基于小波分析的GLAS波形长度的提取总体上优于GLAl4产品提供的的波形长度参数。
  • 摘要：本文介绍了激光测高的原理，详细说明了激光测高波形处理算法。由于回波的波形受到发射脉冲、照准范围内表面高分布特征，大气散射和接收器的影响，所以如果发射的脉冲接近高斯分布，照准范围内表面高程变化不规则，并且没有大气的前向散射，那么回波形将非常接近高斯分布。已有试验结果证明在对脉冲中心区进行高斯拟合并找出拟合高斯波的中心位置将有助于消除观测中非理想条件的影响，比如观测表面的不规则和前向散射等。因此本文将ICESAT卫星发射的激光脉冲看作高斯波，相应的回波看作多个带有偏差的高斯波，基于此假设文中用最小二乘原理对回波波形进行模拟，分别按单个和多个波峰情况进行模拟计算，结果表明原始信号波形与拟合波形能很好的拟合，且波形模拟结果与采样点个数有关，采样点越多，迭代次数越少;对于含噪声的回波，文中也进行了模拟运算，论证了此方法的有效性，研究显示随着信噪比的减小，拟合的迭代次数变多，原信号和拟合波形的偏差变大．该方法对于确定目标表面特征参数，利用高斯波中心位置精确计算卫星到地面点的距离及地面点的高程有重要意义。
  • 摘要：ICESat GLAS数据能精确提取植被平均高度，然而该数据空间分辨率较低，条带间以及点与点之间有一定的间隔，导致直接插值得到的植被平均高度分布的精度下降。MODIS-BRDF／反照率数据为面数据，包含LAI、植被高度等植被结构信息，因此将ICESatGLAS和MODIS数据结合，可得到较为精确的植被平均高度分布，实现植被参数提取从点到面尺度上的扩展。rn 本文以森林资源丰富的东北三省为研究对象，首先对该区域的GLAS波形数据进行滤波处理并提取植被平均高度，然后对MODIS-BRDF／反照率数据进行特征(或波段)选择，得到最适合植被平均高度反演的BRDF参数，并通过人工神经网络训练建立基于这些最佳BRDF参数的植被平均高度反演模型，最后应用该模型得到整个东北地区生成植被平均高度分布图并进行精度验证。该方法对激光雷达数据和光学遥感影像进行融合，弥补了两种数据各自的不足，得到了连续的植被平均高度分布，增加了生态系统功能分析的维度，为森林生物量以及碳储量的估算提供更为精确的基础数据。
  • 摘要：敦煌莫高窟是我国著名的历史文化遗产，为了实现对莫高窟全方位的测绘和建模，本研究结合机载LiDAR、地面激光扫描和摄影测量等多种手段实现大环境场景和内部洞窟结构的重建。解决了机载、地面激光扫描配准问题、高精度洞窟纹理映射技术，建立逼真数字石窟模型，本方法已经在敦煌研究院的数字化实验中得到应用。
  • 摘要：三维激光扫描技术就是完整并高精度地重建扫描实物。随着近年来GIS向三维方向的研究扩展及激光测量技术的发展，基于激光扫描数据的三维建模已日益成为数字化城市研究的热点，在许多应用中都需要快速而准确的获取三维场景信息。目前采用的三维建模方法基本上是只基于激光点云数据，而建模过程中点云的可视化效果与可观性不强，建模速度慢，如imageware、polyworks等都只根据点云数据进行建模。rn 本文主要采用基于数码影像与激光点云数据相结合的方法，在RiSCAN PRO与PHIDIAS软件结合的平台上，进行三维场景重建。将同站点数码影像与点云数据进行关联，建模过程中可同步显示数码影像与点云数据，增加了建模过程中的可视化效果，加快了建模速度，并基于数码影像建模解决了因部分点云数据缺失而无法获取三维信息的问题。
  • 摘要：LIDAR技术可获取海量点云数据。本文针对LIDAR点云数据量庞大，冗余信息多等不足，讨论了一种基于点云局部离散度的LIDAR地面点云简化方法，可以实现依比例尺精度要求的LIDAR地面点云的快速简化，并提出一种有效的压缩策略，即主要通过建立高程方向不均等的三维格网来提高邻域点集的搜索效率，并根据某一压缩准则计算特征量对数据进行压缩。实验结果表明，该压缩策略提高了压缩效率且较好地保留了地形地物特征点。但在该压缩策略中，未能显示出阈值与最终压缩效果的关系，无法确定阈值的最优性。此外点法向量的求取方法较为粗糙，会引入一定的误差而影响最终的压缩效果，如何有效地选取压缩准则和确定压缩阐值仍需进一步探讨。
  • 摘要：目前机载激光雷达数据预处理和处理的软件已经有较多选择，而面向生态参数提取的Lidar处理软件还很少，星载Lidar的处理软件也很缺乏。本文从波形Lidar数据处理、机载Lidar数据森林参数反演、星载Lidar数据处理和森林参数反演等的角度出发，介绍了激光雷达生态应用软件(SEAL)的设计及开发，基于SEAL软件利用我国典型林区的机载和星载波形lidar数据进行了数据处理和森林参数反演的分析。结果表明SEAL软件具有完备的系统架构，支持ASPRS定义的激光雷达数据交换格式(LAS格式)和Riegl LGC/LWF、ICESatGLAS等波形数据格式，可以实现激光雷达点云及波形数据显示、数据格式转换、数据管理、DEM/DSM/CHM生成、基于高斯分解和反卷积的激光雷达波形数据处理、激光雷达波形数据分类、激光雷达波形参数提取，最终可以实现单木，林分和区域尺度的参数提取。
  • 摘要：车载三维激光移动建模与测量系统性能要求的确定，通常要确定它必须达到的精度，同时考虑系统最终给用户可提供什么成果形式，以及系统最终的工作环境，这些因素综合起来，将影响系统总体设计的各个方面。本文首先介绍该系统需求背景，针对系统进行数据采集的环境和技术要求，详细阐述了系统整体结构布局设计、车内设备组成以及对完成该系统最适用的传感器配置，分析了系统的误差预估。
  • 摘要：车载LiDAR系统在城市中测量时，往往因为GPS信号会受到建筑物或树木的遮挡而使得信号较弱甚至是失锁，使系统测量的航迹数据精度大幅下降并有可能导致激光点云数据的定位错误，影响车载LiDAR数据的后续处理和使用。目前尚无有效的手段避免或解决GPS信号的遮挡问题，只能通过其他手段进行补充。本文通过利用StreetMapper系统在城市和隧道环境中测量数据的分析验证车载LiDAR系统在建筑物、街道两旁树木密集的城市区域测量时，通过IMU数据辅助解算GPS航迹可以很好地减弱GPS信号波动对系统定位的影响，提高GPS的动态定位精度和数据完整度。
  • 摘要：由于现有贴图软件不能很好的支持激光点云数据，本文提出了激光扫描复杂模型高质量纹理贴图的整套解决方案和流程，设计并实现了激光扫描复杂模型高质量纹理重建系统，最后用两个实例介绍系统的具体应用。证明了该系统的可行性即：保证精度，实现模型和纹理控制点的自动提取和配准；纹理自动匀色；图层管理独立操作。
  • 摘要：随着测量技术的发展，三维激光扫描仪(技术)(3D Laser Scanner)在越来越多的测量领域里发挥了重要的作用，无限逼近并真实还原实物场景是其焦点所在。而作为摄影测量的分支，数字近景摄影测量在经过数十年的发展之后，在数据获取、实物建模及纹理映射方面也有其独到的优势。rn 本文着力于研究如何在考古和文物保护领域中同时运用这两种测量手段，记录文物原始的三维信息和纹理信息，恢复并建立真三维真纹理的数字模型，实现三维表达和展示，为文物修缮和恢复提供重要的数据和模型支持;并通过两种测量手段的数据对比，探讨两者在文物保护和重建中应用的共同点及差异。
  • 摘要：轻小型机载激光雷达受到日益广泛的关注，本文首先介绍中科院光电研究院的轻小型机载激光雷达(Lair-LiDAR)，对比分析了国内外相关机载激光雷达技术指标。通过Lair-LiDAR系统设计及组成的介绍，分析了Lair-LiDAR在设备定制维护、航测自主性、多传感器结合能力及平台适应性等方面具有的性能特点。结果是：Lair-LiDAlt在系统设计中采用模块化设计及具有丰富的标准化接口，设备定制维护灵活，以及具有航测自主性、多传感器结合能力及平台适应性，可以更好地贴合我国测绘行业应用，其主要技术指标与国外同类产品相当，单元技术突出，可应用于各类轻小型航空遥感应用中。
  • 摘要：为了快速而准确地获取目标物体的体积，本文提出了基于激光扫描仪获取目标物体表面三维点云的测量方法。针对点云的形状特性，设计了投影法和切片法，直接、简便、高效地计算目标物体的体积，并成功地在系统中实现。通过对实验数据进行计算，验证了本文算法的可行性和正确性，相对精度达到97％以上，对于不能选择投影平面的物体也能通过切片法计算物体体积，完全能够达到实用的效果。
  • 摘要：本文向大家介绍一种可以应用于三维模型重建的技术创新。通过将两种成熟的技术，即二维摄影与三维激光扫描相结合，发挥其各自的独特的技术优势，从而得到更快速的、更精细的、更逼真的和更精确的三维建模的方式。首先对目前在三维模型重建中常见的问题进行简要的总结，然后对RIEGL三维激光扫描成像系统的技术特点加以介绍，最后通过结合对人民英雄纪念碑三维仿真重建试验等项目展示新技术的可行性与优越性。

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