车载激光雷达农田三维地形测量方法研究与系统开发

摘要

土地平整对提高灌溉用水利用率,提高农作物的产量和质量具有重大意义,并为实现精量播种、精量施肥、精确收割等一系列农业生产环节奠定基础。为实现对农田土地平整效果的评价,为农田精细平整工作提供数据支撑,需要对农田地表地形进行测量。但传统的测量方法不仅费时费力,更在测量点密度上比较低,难以反映真实地表情况。
　　随着近年来电子、光学、计算机等技术的飞速发展,激光雷达技术已成为当前的热门测量技术。将激光雷达技术运用于土地平整测量中,能够大幅提高测量的速度,对提高土地整理工作效率具有重要意义。因此,如何快速准确的获得高密度的点云数据,并生成农田三维地形模型是论文研究的重点。
　　论文分析了当前激光雷达测量技术的国内外的研究现状和主要应用领域,已有的测量方法在应用到农田三维地形测量过程中无法满足土地整理工作中对测量数据获取快速准确的需要。在已有的车载激光雷达数据获取硬件平台的基础上进行研究,设计开发了数据采集软件,并通过标定试验对测量传感器进行了标定。在数据处理方面,论文研究了适用于农田地形的点云数据滤波方法,并针对最小值滤波和均值限差滤波两种滤波方法进行了滤波试验,经过对比分析,均值限差滤波的滤波效果优于最小值滤波。论文通过田间试验,将车载激光雷达和RTK测量进行对比,通过坡度分析方法对车载激光雷达平台的测量精度进行了评价。论文设计开发了车载激光雷达农田三维地形测量数据处理软件,实现了测量数据融合、点云数据的输入输出、点云数据滤波、点云数据三维显示、建立TIN模型和三维模型显示等功能。
　　论文通过对车载激光雷达农田三维地形测量方法的研究,实现了从数据采集到生成三维地形模型的完整流程,并对其精度进行了分析,对激光雷达技术在土地整理应用方面具有一定的实用和参考意义。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容

1.4 论文技术路线

1.5 论文组织结构

2 农田三维地形数据获取平台

2.1 已有车载激光雷达数据获取硬件平台

2.2 数据采集程序设计2.2.1 数据采集内容

2.3 测量传感器的标定

3 测量数据预处理方法

3.1 LAS格式标准

3.2 测量数据的融合

3.3 测量数据的滤波3.3.1 滤波原理

4 误差来源分析与精度评定

4.1 误差来源分析

4.2 精度评定方法

4.3 精度评定试验4.3.1 试验区域

5 测量数据处理软件设计开发

5.1 软件设计原则及实现技术

5.2 软件开发环境

5.3 主要功能及实现

6 结论与展望

6.1 研究工作总结

6.2 展望

致谢

硕士期间发表论文及参与课题

参考文献