基于机载LiDAR数据的DOM生成研究与实现

摘要

DOM（数字正射影像）兼具影像色彩信息和地图几何信息，在国民经济建设中具有重要作用。机载激光雷达能够获取测区离散点的三维坐标，搭载的高清数码相机可同时采集测区实景图片，集成的DGPS和IMU能够记录飞行器的实时姿态和位置。本文以机载LiDAR系统所采集数据作为输入，研究并实现数字正射影像的生成，具体工作包括：
　　分析并总结了经典形态学滤波方法的原理和不足，针对其固定滤波窗口无法适应不同大小地物滤除的缺点以及采用三维结构元素造成的效率低下的问题，研究并实现了改进的数学形态学滤波方法。采用渐进增大滤波窗口的方案逐步滤除地物，同时使用一维结构元素提高算法效率。利用改进方法完成了对原始点云的滤波，通过对标准测试数据和实测数据进行实验，证明改进方法在滤波精度和处理效率上优于传统方法。
　　研究了基于地面点云内插生成DEM（数字高程模型）的原理，使用规则网格对其进行组织，针对采样点搜索速度较慢的问题，采用基于窗口法的反距离加权插值算法，利用滤波后保留的地面点云成功内插生成测区的DEM，通过中误差对所获结果进行精度评定，实验表明本文实现方法满足指标。
　　基于共线条件方程，采用正解法与反解法相结合的数字微分纠正方式，研究并实现了对原始中心投影航摄照片的正射纠正，通过与商业软件Terra photo处理结果对比，表明本文所实现方法是可行的。

目录

声明

1 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容和论文结构

2 机载激光雷达技术和摄影测量理论

2.1 机载激光雷达系统

2.2 摄影测量解析基础

3 点云滤波

3.1 数学形态学滤波方法

3.2 改进的数学形态学滤波方法

3.3 实测点云滤波实验

4 生成数字高程模型

4.1 DEM组织方式

4.2 DEM插值原理

4.3 基于窗口法的反距离加权插值

4.4 DEM生成实验

5 生成数字正射影像

5.1 像点位移

5.2 共线条件方程推导

5.3 外方位元素解算

5.4 数字微分纠正

5.5 DOM生成实验

总结与展望

论文工作总结

论文展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间所获成果