网格化算法对激光雷达的DEM精度的影响
激光雷达是一种新的遥感探测技术,其能够快速地获取高精度的地理信息。与传统的测量技术相比,激光雷达具有很多优点,如主动性、穿透性、非接触性和快速性等,这使得其在测绘领域有很重要的应用。激光雷达获取的包含大量离散点三维空间坐标的点云数据,并不能直接反映地形或目标的表面情况,想要解决这个问题,必须借助于网格化算法,通过对点云数据进行处理,得到地形或目标的数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model)。不同的网格化算法生成的DEM会有区别,网格化算法不可避免地会影响DEM的精度。本文的研究内容是定量研究网格化算法对DEM精度的影响,找到不同情况下生成DEM精度最高的算法。 首先,介绍了机载激光雷达的系统组成,并详细推导了机载激光雷达点云数据的获取原理。机载激光雷达主要由激光测距仪、GPS接收机、惯性导航系统组成。通过建立坐标系、坐标系间的转换和构建构象方程,由实际测量的数据推导出了激光脚点的三维坐标,从而得到了点云数据。最后由此分析了影响DEM精度的误差源。 接着,选取了三种比较常用的网格化算法:矩形中心法、规则三角形法和Delaunay三角网法,并对它们的原理和实现步骤进行了详述。然后详述了DEM精度的评价方法。以ASTER获取的高程数据为基础,在点云数据规则分布和不规则分布两种情况下,选取了三种地形,利用三种网格化算法对其进行了仿真实验,得到了对应的DEM。然后根据提出的DEM精度的评价方法,计算比较了三种网格化算法的DEM精度,得到了不同情况下DEM精度最高的算法。 最后,选用距离选通激光雷达进行实验验证。分别选取了建筑物和树林作为目标进行了成像实验,通过相关的处理,得到了各自对应的距离像,并用距离像代替机载激光雷达的点云数据。利用距离像进行了网格化,生成了DEM,并计算了DEM的精度,最后结果证明了仿真实验所得到结论的正确性。
激光雷达;网格化算法;数字高程模型;点云数据;误差源
哈尔滨工业大学
硕士
物理电子学
陆威
2013
中文
TN958.98
62
2014-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）