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机载激光雷达数据滤波生成DEM技术研究

靳克强  
【摘要】:机载激光雷达测量技术是当代航空、航天遥感最具代表性之一的高新测绘技术,它集全球定位、惯性导航、激光测距等高新技术于一体,工作效率快、数据精度高,能迅速获取地理空间物体的三维信息数据,一定程度上解决了传统航空、航天摄影测量获取地面三维信息不便的难题。由于诸多优点,机载激光雷达测量技术实际上已经代表了对地观测领域一个新的技术发展方向。本文重点探讨激光雷达数据生成DEM的三个关键过程:点云预处理、点云滤波处理、点云内插处理等。通过具体实验,得出了一些有益的结论。 本文的主要工作和研究重点如下: 1、介绍了机载激光雷达系统的技术原理,并与传统的摄影测量技术与INSAR技术做了对比。简要分析了机载激光雷达点云数据的构成与特点,基于此引出了点云数据预处理技术。完成了点云标准格式数据的转换,实现了基于高程统计直方图的点云数据去噪滤波。 2、简要回顾了一些经典的滤波算法,分析归纳了这些算法的优缺点。基于此引出了改进的多级移动曲面拟合法滤波与改进的基于高程突变的TIN滤波方法。前者采用窗口阈值、观测点与拟合曲面的高差阈值两个约束条件,进行滤波;后者采用地物高差阈值、邻域邻近点数目阈值两个约束条件,进行滤波。根据离散点云的特点,将k ? d树的数据组织模式用于点云滤波,不仅便于滤波算法的实施,还避免了滤波前内插成其他数据而造成的精度损失。滤波实验表明,改进算法均具有较强的适应性和稳定性。 3、分析并归纳了数据的内插方法,论述了各自的优缺点。采用了克里金插值、反距离加权插值、局部多项式插值等方法,填补滤波后的点云数据空洞,并进行了技术对比。为评价激光雷达数据生成DEM的数据质量,提出了一套初步的质量评价方案,且细化了各个质量评价指标,并用实验说明了各个指标的科学性与可行性。


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