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机载激光雷达数据滤波方法研究

殷飞  
【摘要】: 机载激光雷达测量技术为用户提供了一种方便、可靠且经济的数据采集方式,已应用于多个行业,但数据后处理算法方面的研究还处于起步阶段。滤波是数据后处理过程中最基本的环节,其结果直接影响所生成数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的质量。如何实现由机载激光雷达数据快速、准确地提取出地形数据是当前急需解决的问题。本文的主要内容包括以下几个方面: 1.系统阐述了机载激光雷达的硬件组成、激光测距原理、特点和主要应用领域。推导了激光点的三维坐标公式,对该技术的发展趋势进行了展望。 2.详细分析了其特点、数据组织方式。激光雷达数据不仅包含点的三维坐标,还包括强度、回波、扫描角度和颜色值等信息。讨论了激光雷达数据工业标准格式——LAS格式。 3.论述了机载激光雷达数据滤波的概念及原理,重点研究了国内外几种滤波算法,并总结了算法的优缺点,探讨了离散激光点生成规则格网数字高程模型的方法并进行了插值实验。 4.在深入研究三角网迭代加密滤波算法的基础上,本文针对数据处理过程中出现的问题提出了一种改良方法。在滤波处理前先剔除错误点,以降低其对后续算法的影响,提出了根据三角形坡度建立自适应阈值函数的方法。此外,改进了移动曲面拟合滤波算法,判断种子点是否共线且每次加入与拟合面距离最近的点。通过实验验证了改进算法的可行性,并对数据处理结果进行定量和定性分析。总结了影响数据滤波后质量的主要因素,并讨论了数据分辨率对滤波结果的影响。 研究表明:本文给出的改进算法能够有效地处理激光雷达数据,剔除错误点和近地点并得到数字高程模型数据,且第Ⅱ类误差、总误差相对减小,提高了滤波结果的准确性。


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