《基于机载激光雷达数据构建dem的精度分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于机载激光雷达数据构建dem的精度分析（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分类号：P 2 3 壤乎天津 硕士学位论文 基于机载激光雷达数据构建D E M 的精度分析 导师姓名职称 申请学位级别 论文提交日期 学位授予单位 辛麒 隋立春教授 答辩委员会主席张勤教授 学位论文评阅人谢露蓉高级工程师张菊清副教授 摘要 机载激光雷达技术是最近几十年来遥感信息获取领域领域最具革命性的成就之 一，已经受到越来越多的关注，应用领域也日趋广泛。由于该技术能够快速获取地形 的高程数据，因此其在地形测绘、环境监测、三维城市建模、林业监测、线路勘测设 计等诸多领域具有广泛的应用前景。尽管机载激光雷达技术在最近十几年有了长足的 发展，如何设计出快速高效的海量点云数据滤波分类方法仍是目前机载
2、激光雷达技术 数据后处理的主要任务之一。此外，对于机载激光雷达点云数据的测量精度影响因素 分析也有重要意义。 由于机载激光雷达数据的获取会受到多种误差源的影响，主要包括G P S 动态定位 的误差、惯性导航系统( I N S ) 姿态测定误差、激光雷达系统误差等。而在系统工作的整 个过程中也会产生误差，如航线设计、布设G P S 地面基准站、地面控制点、坐标转换 等步骤都会对计算得到的点云数据以及最终生成的数字高程模型的精度产生影响。 在详细分析系统工作原理和数据处理流程的基础上，本文分析了可能对最终结果 产生影响的因素，包括航高、基站、地面控制标志点三类因素。本文的研究重点是对 点云数据进行
3、绝对精度和相对精度的分析。绝对精度的分析是通过研究不同G P S 地面 基站和地面控制点的组合来对数字高程模型的影响来进行。相对精度分析是通过比较 未经航带改正的平行航线与对飞航线点云数据精度来评价飞行质量。 关键宇：机载激光雷达系统，点云数据，滤波，G P S 基站 A b s t r a c t A i r b o r n eL i g h tD e t e c t i n ga n dR a n g i n g ( A i r b o r n eL n ) A R ) i san e wt e c h n i q u eo f s u r v e y i n gf i e l da n
4、dh a sr e c e i v e dm o r ea n dm o r ec o n c e r n i n g ，t h ea p p l i c a t i o nf i e l do ft h i s t e c h n i q u ei sm o r ea n dm o r ea b r o a dt o o A st h et e c h n i q u e C a nn o to n l ya c q u i r ee l e v a t i o nd a t a q u i c k l y , b u ta l s og a i nas e r i e so ft e c
5、h n i q u ei m p r o v e m e n ti nt h ef i e l do fr e m o t es e n s i n g m a p p i n ga n ds o m eo t h e rf i e l d si n c l u d i n gt o p o g r a p h ys u r v e y i n g , e n v i r o n m e n tm o n i t o r i n g , 3 Dc i t ym o d e l i n g ，f r e e w a ya n dm i l w a yd e s i g na n dS Oo n
6、F o l l o w i n gt h ef a s td e v e l o p m e n to f t h ea i r b o r n eL I D A Rh a r d w a r e ，t h ep o i n tc l o u dg e n e r a t e db e c o m em o r ee x a c t ，b u ta l s om o r e m a s s i v e A sar e s u R ，h o wt op r o c e s sm a s s i v ep o i n tc l o u de f f i c i e n t l yp l a y s
7、a ni m p o r t a n tr o l e i nd e v e l o p m e n to ft h et e c h n i q u e F u r t h e r m o r e ，t h ea n a l y z a t i o no fp o t e n t i a lf a c t o r sw h i c h m a ya f f e c tp o i n tc l o u dd a t ap r e c i s i o nh a v et h ei m p o r t a n tm e a n i n g T h ea c q u i r eo fp o i n
8、tc l o u dd a t ac a l lb ea f f e c t e db ym a n ye r r o rS 0 1 1 c e sw h i c hi n c l u d e G P Sd y n a m i cp o s i t i o n i n ge r r o r , I N Sa t t i t u d em e a s u r i n ge r r o r , l a s e rd a t ae r r o re t c B e s i d e s ， o t h e rf a c t o r sa l s oC a na f f e c tt h ep o i
9、n tc l o u dd a t ap r e c i s i o n ，f o ri n s t a n c e ，f l i g h tc o u r s e d e s i g n i n g ，G P Sb a s es t a t i o ns e t t i n g , g r o u n dc o n t r o lp o i n t ，c o o r d i n a t e st r a n s f o r m a t i o na n dS O o n T h ep a p e ra n a l y s i st h r e ek i n d so ff a c t o r
10、 sw h i c hm a yi n f l u e n c ep o i n tc l o u dd a t a p r e c i s i o n I ti sf l i g h tc o u r s e ，G P Sb a s es t a t i o n , g r o u n dc o n t r o lp o i n t T h em a i nr e s e a r c hi st o a n a l y s i st h ea b s o l u t ea c c u r a c ya n dt h er e l a t i v ea c c u r a c yo fp o
11、i n tc l o u dd a t a T h ea b s o l u t e a c c u r a c ya n a l y s i sm e t h o di st oc o m p a r et h eD E Ma c c u r a c yu n d e rd i f f e r e n tc o m b i n a t i o no f G P Sb a s es t a t i o na n dg r o u n dc o n t r o lp o i n t T h er e l a t i v ea c c u r a c ya n a l y s i sm e t h
12、 o di st o a s s e s st h ef l i g h tc o u r s eq u a l i t yb yc o m p a r et h ep o i n tc l o u dd a t aa c c u r a c yo fo r i g i n a lp a r a l l e l f l i g h tc o u r s ea n dc r o s s i n gf l i g h tc o u r s e K e yw o r d s ：L I D A P o i n tc l o u d ，F i l t e r i n g ，G P Sb a s es t
13、 a t i o n 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 卅年多月上E l 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 (
14、保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名：_ 隔。裔 叫年易A E t 砒积年易R Z - E l 长安大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 人类自诞生以来就开始认识理解所处的地理环境，确定自己居住的空间位置，从 “天圆地方 到“地圆学说”再到现代的“参考椭球 ；从“绳距一到“经纬仪、水 准仪”再到现代的数字测量技术。随着科学技术的迅猛发展，人类社会已经步入了信 息时代。如今的测量学已经成为一门融合了当今大量高新技术的现代技术学科。“信 息高速公路”、“数字地球 、“数字城市 等新概念的不断提出，为地理信息学( 特别 是空间地理信息学) 的发展提供了广阔的空间。所谓
15、地球空间信息学，就是指以G P S 、 R S 、G I S 等空间信息技术为主要内容，并以计算机技术和通讯技术为支撑，用于采集、 量测、分析、储存、管理、显示、传播和应用于地球及空间分布有关的数据的一门综 合、集成的信息科学和技术。 摄影测量学有着一百多年悠久的历史，从模拟摄影测量开始，经过了解析摄影测 量阶段，现在已经进入数字摄影测量阶段。自从1 8 3 9 年D a g u e r r e 和N i e p c e 拍摄第一 张用于制作平面图的像片以来，人类就开始了摄影测量的研究和应用。到了1 9 0 1 年荷 兰人F o u r c a d e 发明了摄影测量的立体观测技术，使得从二维
16、像片可以获取地面三维坐 标( x ，弘z ) 成为可能。随着相关软硬件技术的发展，数字摄影测量系统的出现大大降低 了生产成本，缩短了处理时间，基本实现了地图制作的自动化，比如影像匹配、 D T M D S M ( 数字地面模型数字表面模型) 的生成、特征的提取等。但是，通过立体像 对匹配自动生成的数字地面模型精度比用解析测图系统获得的同类产品的精度低。因 此，人们不断研究能够得到更高精度数字地面模型产品的新技术。2 0 世纪8 0 年代末， 以机载激光雷达技术为代表的空间对地观测技术在三维空间信息的获取方面产生了重 大突破。最近几年，随着相关技术的发展进步以及社会需求的不断扩大，机载激光雷 达技术的发展日新月异。机载激光雷达系统能够快速获取精确的数字高程模型以及地 面物体的三维坐标，进而获取地表物体的垂直结构形态，同时配合地物的影像，更加 增强了对地物的认识和识别能力，在摄影测量与遥感及测绘等领域具有广阔的发展前 景和应用需求。机载激光雷达技术的发展为获取高时空分辨率的地球空间信息提供了 一种全新的技术手
