多源数据辅助的LiDAR三维城市快速建模

摘要

随着全球范围内“智慧城市”建设的展开,其对于电子导航、电子商务、电子政务、城市建设、公共交通、医疗救护、实时信息发布、灾害应急响应等方面的作用不断显现。三维城市模型作为集成化公共服务平台的基本数据,对该类模型进行快速创建、维护与更新是十分重要的。机载激光雷达(Airborne Light Detection and Ranging,Airborne LiDAR)是一项非常适于三维城市建模的新型技术手段。该技术可以快速准确地获取高精度城市几何重建信息,但包括纹理信息在内的其余重建信息则需要借助其它技术手段来获取。因此,如何综合各项技术手段进行三维城市建模,同时保证建模效率与模型质量成为了研究重点。因此,本文以机载激光雷达数据为基础,同时引入多源数据辅助进行快速三维城市建模研究。
　　本文对可用于三维城市建模的技术手段以及软件平台进行了分析与评价,并提出了基于多级模式建模的技术路线,围绕两组机载激光雷达数据展开实验研究。首先以机载激光雷达数据为基础,以DEM为辅助进行了几何重建。重建过程中对基于点云数据空间信息的地形提取算法以及建筑物滤波算法进行了总结;并讨论了基于点云数据属性信息的分类方法。之后以多源纹理数据为基础,讨论了基于定向与非定向的纹理重建方案,并以后者对部分实验数据进行了纹理重建。最后以机载激光雷达数据为基础,应用自动建模解决方案进行了三维城市模型的快速重建,并对两组重建结果进行了对比分析。整理实验全部过程,总结得到了基于多级模式的三维城市重建方案。
　　实验证明,机载激光雷达数据可以为三维城市建模提供非常优秀的数据几何精度,引入多源数据辅助可以在很大程度上提高三维城市建模效率。多级模式三维城市重建是在相同技术条件下同时满足建模效率需求与模型精度需求的一种有效方式。随着科技的发展,多级建模模式将会不断扩充完善,相信将有广泛的应用前景与实际意义。

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第一章 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容与组织结构

第二章 三维城市建模简述

2.1 三维城市建模数据获取方式

2.2 三维城市建模软件

2.3 多级建模模式的提出

第三章 几何重建

3.1 机载激光雷达数据简介

3.2 机载激光雷达数据前期处理

3.3 机载激光雷达数据分类

第四章 纹理重建

4.1 定向纹理重建

4.2 非定向纹理重建

第五章 自动重建方案

5.1 自动重建平台介绍

5.2 点云数据浏览与数据检查

5.3 点云数据处理

5.4 点云数据处理结果编辑与完善

5.5 结果输出

分析与结论

6.1 多级建模模式分析

6.2 结论

6.3 存在问题及解决办法

6.4 展望

参考文献

致谢