基于LiDAR数据的森林地区DEM建立

摘要

机载激光扫描与探测系统（Light Detection and Ranging-LiDAR）是一种激光对地扫描获取地表空间信息的直接定位技术，作为一种新型的对地测绘手段，机载LiDAR具有其他方法所不具备的优势，其数据处理直接影响到LiDAR技术的使用范围，其中，森林地区地表地形信息的获取作为基础地理信息测绘的内容，也是LiDAR领域研究的热点之一，本文对森林地区LiDAR数据地面点的提取进行了深入的研究。
　　本文的主要工作和研究重点如下：
　　1.介绍了机载LiDAR系统工作的原理、激光波形的分类以及点云数据的生成、数据构成和数据特点，回顾了经典的的点云数据处理方法，对这些方法进行了分析和归纳。简要回顾了点云数据的滤波方法，并对其中需要解决的问题进行了总结。
　　2.对激光的多次回波特性、点云强度的影响因素、林区不同地物的回波强度分布规律进行了归纳和总结，提出了一种顾及回波次数的点云强度分类方法。该方法选取一定数量的样本数据对其强度和回波信息进行统计分析，依据统计结果将建模样地分为植被覆盖区和裸露地表区。
　　3.对不同回波类型在植被垂直结构中的分布进行了探讨，对现有的利用多次回波最后回波进行森林地区的地面点提取的方法进行改进。首先对研究区域进行分区，属于裸露地表区的点云均为地面点不再参与滤波；其次对植被覆盖区的点云提取其多次回波最后回波数据作为提取地面点的初始数据集，滤波分为两步进行，第一步利用改正后的强度阈值分类地面点与非地面点，第二步通过移动拟合面法进一步滤除残留的非地面点；最后将两个区域的地面点合并得到整个建模样地的地面点，这些地面点可以作为生成森林地区DEM的建模数据。
　　4.本文针对森林地区LiDAR数据地面点的提取提出的数据处理流程，一方面克服了传统分类方法因依据高程数据进行分类所受到的地物复杂度、地物尺寸变化对分类方法造成的影响，另一方面解决了点云数据的海量特性给滤波算法带来的难题，实验结果在精度上满足实际应用的要求。

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第一章 绪论

1.1 选题的背景

1.2 选题的目的及意义

1.3国内外研究现状

1.4 论文的结构和安排

第二章 机载LiDAR系统的基础理论与数据分析

2.1 机载LiDAR系统

2.2 LiDAR点云

2.3 本章小结

第三章 机载 LiDAR多次回波与强度分析

3.1 机载LiDAR点云数据多次回波特性分析

3.2 机载LiDAR点云强度数据分析

3.3 本章小结

第四章 顾及回波次数的LiDAR点云强度分类方法

4.1 测试数据介绍

4.2 利用强度分类LiDAR点云的相关理论

4.3 基于点云强度的点云分类方法

4.4 本章小结

第五章 基于回波次数的LiDAR点云滤波方法

5.1机载LiDAR点云的滤波依据

5.2滤波流程

5.3 移动面拟合法

5.4 林区的基于多次回波的滤波方法

5.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢