机载激光点云构建黄土高原复杂地貌区精细DEM实验研究

摘要

西部黄土高原是我国矿产资源开发和生态环境建设的重点区域,对高精度数字高程模型(DEM)生产有着迫切需求,机载激光扫描技术在构建DEM方面具有很大优势,但黄土高原独特的地形地貌条件使得点云的滤波处理及三维建模更具挑战性。选取典型黄土沟壑区进行无人机激光扫描,划分多块不同地形、植被覆盖条件的实验区,分别采用不规则三角网渐进加密滤波、渐进形态学滤波、扩展窗口高程阈值滤波、最大局部坡度滤波等主流点云滤波算法,通过DEM平均误差、中误差、最大误差评价指标,定量分析各滤波算法构建DEM的整体误差;分别采用克里金插值算法、反距离加权插值法、自然邻域插值法,通过分级误差稳定法确定最佳DEM尺寸,利用交叉验证精度指标评价各插值算法构建DEM的整体误差。统计区块中坡度、地表复杂度、点云密度影响DEM生产精度的因素,分析不同等级条件下的栅格误差。结果表明,DEM生产误差在不同地形条件下差异明显,并呈现一定的规律性。其中,三角网渐进加密滤波、形态学滤波相比其他滤波方法效果更优,但在特定地形、植被条件下可表现出更好的适用性;自然邻域插值法比其他插值方法地形表达效果更优,但在稀疏点云的插值中会造成DEM空洞。