基于机载LiDAR点云数据城市区域DSM重建研究

摘要

作为信息社会的重要组成部分,数字地球、数字城市得到了迅速发展,而三维城市模型在各行各业中的作用也日益增大。如何快速高效地建立城市三维模型是测绘行业亟待解决的问题。机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)技术的快速发展为三维重建提供了可靠的数据来源,LiDAR数据凭借其优良的三维属性,在三维重建中扮演了日益重要的角色。
　　本文主要研究由LiDAR数据生成和重建DSM(数字表面模型)的方法。
　　在DSM重建的过程中主要做了以下三方面内容和贡献:
　　一、提出顾及地物属性的内插方法。该方法在内插过程中首先考虑激光点的分类信息,然后考虑建筑物层次结构特点,二次计算内插结果保证了数据的可靠性,避免了由于内插原因造成的建筑物墙体倾斜问题。
　　二、通过实现扫描带算法,处理内插前的点云数据完成了试验地区的建筑物识别工作,将建筑物点群很好地分割开。使得建筑物边缘提取的结果带有标号信息,省去了边界跟踪的过程,方便后续处理。
　　三、利用边缘检测算子得到每栋建筑物的边缘,并通过多边形拟合的方法逼近建筑物边缘,一定程度上实现了建筑物边界规格化。在此基础上重建的DSM边界清晰,有效的消除了DSM建筑物边界的“锯齿”效应。
　　通过实验表明,在无其他辅助条件下,用本文阐述的方法仅从滤波后的LiDAR点云数据中重建DSM是行之有效的。也为计算机全自动生成城市三维模型做出一小步的贡献。

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第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容及组织结构

第二章 机载LiDAR系统及其数据处理

2.1 机载LiDAR系统

2.2 机载LiDAR数据的特点及处理

第三章 数字表面模型生成

3.1 LiDAR数据读取与存储

3.2 LiDAR数据检索

3.3 DSM内插方法简介

3.4 顾及地物属性内插法

3.5 内插结果精度评定

第四章 建筑物规格化处理技术

4.1 建筑物识别

4.2 建筑物边缘检测

4.3 建筑物边界的多边形逼近

第五章 DSM重建总体实验与分析

5.1 实验数据与实验平台

5.2 DSM内插处理实验

第六章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 进一步工作展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢