机载LIADR波形数据处理及分类研究

【摘要】： 激光雷达是一种主动遥感技术,能够精确的获取地表物体的三维信息。随着激光雷达系统和存储技术的发展,越来越多的机载小光斑激光雷达系统具备了获取波形数据的能力,进一步推动了激光雷达技术在行业中的应用。波形激光雷达通过对脉冲信号进行数字化采样获取回波波形信息,因此相对于仅提供离散数据的系统,波形激光雷达的数据处理更为灵活,可控性更强,用户完全可以根据自己的应用领域(如测绘、林业)对波形数据进行分析和处理以获取更多有用信息。波形激光雷达在林业应用中有着巨大的优势,通过波形数据的处理可以获得林区更多的特征信息,这对森林结构参数提取、植被类型划分、树种分类等研究是十分重要的。本文首先介绍了波形激光雷达相关研究现状、发展以及波形数据的获取、特点和数据处理的必要性。在通过大量实验的基础上,总结了波形数据的读取、去噪、平滑、拟合到结果输出的基于非线性最小二乘法的完整高斯分解流程,并用模拟数据和真实数据对结果进行了验证,还在此基础上完成了相关程序的开发。在波形数据高斯分解的前提下,结合激光雷达方程,完成了基于距离的波形数据校正。结合实验区的具体情况,文中实现了针对林区高斯分解校正数据的分类,并结合相关的分类算法完成了实验区DEM和CHM的生成。文章到最后总结了论文完成的工作、不足及下一步的研究方向。