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《中国地质大学》 2009年
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多源数据辅助机载LiDAR数据生成DEM方法研究

吕献林  
【摘要】: LiDAR(Light Detection And Ranging)是一种主动式对地观测系统,它集成了GPS、惯性导航、激光测距等先进技术,具有控制测量依赖性少、受天气影响小、自动化程度高、成图周期短等特点,可能为测绘行业带来一场新的技术革命(刘经南,2003)。 机载激光雷达技术能够快速获取精确的高分辨率的数字地面模型以及地面物体的三维坐标,非常适合DEM的制作,而且具有采集速度快、高程精度高、处理成本低的优点,同时具备全天候作业及海岸测量、水下地形测量的优点,因此机载LiDAR系统逐渐成为最先进的遥感系统之一,在摄影测量与遥感及测绘等领域具有广阔的发展前景和应用需求。 目前的商业激光测量系统中,LiDAR数据的特征提取、分类,以及DEM生成,通常需要大量的人工辅助操作。通过对LiDAR点云数据进行合理的过滤、插值,可以获取高精度的三维数字地面模型,对此国外已经进行过许多研究,并且形成了很多过滤、分类算法。这些滤波方法并非智能化的图像处理方法,有时不能区分要保留的地物脚点与需要过滤的目标物体脚点。所以用机载激光雷达测量所获取的DEM往往较平滑,而且会丢失一些重要的地形特征信息。 本文主要研究对机载LiDAR数据滤波处理生成DEM的理论和方法,在分析和总结了LiDAR技术原理和特点的基础上,探讨机载LiDAR数据生成DEM的关键技术,并引入了多源数据辅助机载LiDAR数据滤波生成DEM的概念。具体内容如下: 1.分析了传统摄影测量方法和LiDAR技术制作DEM的国内外发展现状,比较了机载LiDAR技术与摄影测量技术异同和优缺点; 2.讨论了机载LiDAR数据特点和数据组织方式,并介绍了ASPRS提出的LiDAR数据标准文件格式,指出开放的数据格式对加强系统提供商和软件开发商的沟通,拓展LiDAR技术应用具有十分重要的意义; 3.研究了机载LiDAR数据预处理的质量评价方法和粗差分析方法,对机载激光雷达的系统误差进行了分类和总结,提出了一种基于航带重叠区的粗差分析方法,为后续的数字表面模型生成和激光雷达数据处理工作提供了前期支持; 4.对现有的LiDAR数据处理中的各种滤波算法进行了综合评价,提出了多源数据辅助机载LiDAR数据滤波生成DEM的方法,对多源数据的配准原理和滤波算法进行了探讨。选取地形较为复杂的山地数据进行了滤波算法实验与分析,得出了较为理想的结论; 5.提出了一种基于地形坡度的DEM精度分析方法。并使用ARC/INFO中的栅格计算功能和地图代数语言对两种DEM不同坡度范围内的栅格进行计算,得出了有益的结论。
【学位授予单位】:中国地质大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:P22

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