机载LiDAR在山区型河道地形测绘中的适用性研究

河道地形是河流保护与利用的基础支撑资料,采用传统手段测绘山区河道地形具有作业风险高、难度大、效率低等不足,采用航测手段则具有高程精度低、植被覆盖地面信息无法获取等不足。机载LiDAR具有较强的植被穿透性,结合影像与激光的优势,可以很好解决以往山区河道地形作业方式的不足。与其他作业区域相比,地形坡度、植被覆盖度会影响机载LiDAR在山区河道地形测绘中的作业精度。为研究机载LiDAR在山区型河道地形测绘中的适用性,首次提出了按地形类别、地表覆盖物对典型山区河段进行机载LiDAR植被穿透性、作业精度研究。研究结果表明:(1)机载LiDAR获取影像平面精度优于点云,可充分结合影像平面精度高、激光点云高程精度高及丰富地表信息表达方式的优势;(2)机载LiDAR具有良好的植被穿透性;(3)点云高程精度受地形坡度、植被覆盖率影响,坡度越大、植被越密集,精度越低;(4)点云等高线由不经抽稀的点云生成,等高线精度与点云精度接近;(5)机载LiDAR在在山区型河道地形测绘具有较好的适用性。     

基于多旋翼无人机的大比例尺地形图测绘应用研究

该文基于多旋翼无人机倾斜摄影测量系统建立高精度、高分辨率的三维倾斜模型,采用EPS地理信息平台软件提取地形要素制作大比例尺地形图。并以广州市增城区某小区作为实验区域,按照多旋翼无人机的大比例尺地形图测绘程序进行地形图测制,通过成果精度分析发现,该方法制作的实验区域地形图的平面精度完全满足1∶500地形测绘的精度要求。     

数码相机与GNSS集成的河道陡岸船载测量方法研究

针对无人机遥感及船载LiDAR技术在河道陡岸地形测量中存在的作业风险大、成本高等问题，提出了一种消费级数码相机与GNSS集成的船载摄影测量方法。该方法通过传感器与PC机组网、Socket编程，实现持久续航能力的全自动数据采集；通过研究自检校光束法与传感器标定模型，实现数码影像与GNSS数据融合，解决了移动摄影测量对控制点或高精度惯导的依赖问题；通过研究船载影像数据处理中的自由度消除方法，实现了河道陡岸实景三维重建。在长江典型河段的实例验证结果表明：该方法精度可靠，数据采集高效，数据处理自动化程度高，可实现水陆一体化测绘，并具有低成本、易操作等显著优势。     

机载LiDAR在长江中游河道测绘中的应用

传统河道地形测量效率低、部分区域施测难度较大,采用航测手段面临高程精度低、植被覆盖地面信息无法获取等问题,而机载激光扫描测量(LiDAR)具有较强的穿透性。因此,根据长江中游流域河道地形特点开展了机载三维激光扫描地形测绘,并对地形点及部分断面开展传统RTK测量,定性定量分析地形点和断面点的平面及高程精度、断面面积差。结果表明：在长江中游河道地形及断面测量中,机载激光雷达技术的平面精度和高程精度均能满足相关规范要求,可应用于长江中游河道地形和断面数据采集。     

基于改进分水岭算法的农村地区LiDAR点云建筑物提取

针对LiDAR点云建筑物提取的研究很多,而在农村区域植被与建筑粘连且高度近似情况下的讨论较少。考虑到中国典型农村区域建筑特征,以湖南省益阳市泗湖山镇为研究区进行LiDAR点云的建筑提取研究。首先利用梯度及梯度方向约束的形态学滤波方法,将原始点云滤波得到地面点,对地面点及原始点云进行插值得到数字高程模型(DEM)和数字地表模型(DSM);然后通过两者相减得到归一化的NDSM,进而对NDSM进行高程及梯度双约束的标记分水岭变换得到地物对象;最后建立特征指标,对地物对象进行最大似然分类得到建筑物对象。研究表明建筑物分类的生产者精度和用户精度均>90%, Kappa系数>0.8, 构建方法在农村地区建筑提取研究中取得了良好效果。     

基于多源数据融合的河道冲淤监测技术

开展河道陆上和水下地形测量时,单一的测量方法和孤岛数据已经满足不了河道数字化发展。提出了基于多无人智能系统协同采集河道数据,融合构建三维模型,计算分析冲淤量的监测技术方案,并开展了荆州长江大桥冲淤监测项目和公安河弯段河道地形观测项目试验。结果表明：该技术方案精度能够满足大比例尺河道冲淤监测项目要求,构建的三维模型能提升监测数据整体质量;三维模型平面精度高,在陆上三维模型高程精度方面,低密度植被覆盖的区域有94.2%的点误差在0.25 m以内,高密度植被覆盖的区域有82.91%的点误差在0.25 m以内;项目监测效率整体提升20%以上。该技术方案与传统作业方式相比,数据产品形式更加丰富,监测质量和效率明显提高,在大部分河道测区具有较高的可行性。     

无人机微变摄影测量技术在边坡高位危岩体监测中的应用

针对传统边坡高位危岩体监测手段的局限性,结合硬梁包水电站厂区边坡高位灾害变形监测要求,引入了无人机微变摄影测量技术,利用无人机采集边坡高位危岩体数据,分辨率可达亚毫米级,并构建三维实景模型,可以生成三维模型、DOM、DEM、数字点云等测绘产品。工程实践表明:微变摄影测量技术获取的三维模型具有真实、纹理清晰、精度高等优势,为边坡高位危岩体调查、监测及巡检提供了一种新的方法。     

无人机和裸眼测图技术在怀洪新河河道河势监测中的应用

无人机具有机动灵活、快速、操作简单、经济高效等特点,在怀洪新河大面积地形图测量任务中,可以获取测区高精度的正射影像和模型,采用PPK可减少像控点布设,结合北京山维EPS软件,在二维和三维裸眼测图中制作河道1︰2000地形图,并对测图的精度进行了校核,质量符合相关规范要求,该技术方法大大提高了怀洪新河河道陆上地形测图的工作效率。     

机载激光雷达技术在乌龙山抽水蓄能电站工程测量中的应用

基于水利工程测量中采用传统航空摄影测量存在像控点布设困难、影像间不易匹配、项目周期长等问题,针对水利水电常见的作业环境和激光点云数据自身的特点,结合乌龙山抽水蓄能电站工程测量项目,介绍了机载激光雷达技术结合传统摄影测量技术在高密度植被覆盖区域的地形测绘应用情况,重点介绍了机载激光雷达点云数据的分类方法,从数据获取、预处理,点云滤波分类、空三加密到成图的每一个环节,实现高密度植被覆盖区域地表信息的提取和测绘成图。通过数据精度的分析,证明机载激光雷达技术相比传统摄影测量与人工测量等测绘手段在复杂植被等困难区域测量方面有较大的优势,在未来水利水电工程测绘领域具有广阔的应用前景。     

海陆空大数据测绘系统的构建与应用

利用多波束测深系统、三维激光扫描系统和无人机航摄系统,结合4S技术和云计算平台构建了海陆空大数据测绘系统,实现了海陆空三位一体化测量和大数据的快速处理、分析和管理。结果表明:海陆空大数据测绘系统在数据采集、处理、分析和管理方面具有传统测绘系统无法比拟的优势,提高了测绘效率,实现了陆地水下地形三维一体化无缝拼接和陆地水下三维一体化漫游,真实地再现了陆地水下的三维虚拟场景,拓宽了应用领域,生成了多样化的地理信息成果;实现了测绘产品的再利用,通过研究分析测区的地形变化情况,可及时掌握陆地水土流失的趋势和河道冲淤变化程度,更好地为测区水土保持、河道管理提供基础性的依据,掌握了系统的数据处理和基于4S技术的河道地形演变分析方法。     

基于无人机倾斜摄影的白格堰塞区三维重建

为研究倾斜摄影技术在堰塞灾害现场的适用性,在介绍倾斜摄影的建模原理的基础上,阐述了无人机倾斜摄影的步骤要点,并在白格堰塞现场进行了无人机飞行作业。以无人机所采集的POS数据、图像数据为基础,进行了图像筛选、空中三角测量计算、点云稠密重建及点云三角化,完成了白格堰塞区三维数字模型重建。以数字高程模型、数字地表模型、正射影像等形式展示了白格堰塞区地貌,并测算了白格堰塞体形态、结构等方面的特征信息。结果表明,无人机倾斜摄影可以适应堰塞现场的复杂环境,具备快速进入目标区域、高效完成测绘任务的能力。     

LiDAR测量技术在高陂水利枢纽工程中的应用

水利枢纽工程通常具有范围大、地形复杂等特点,应用机载激光雷达(LiDAR)测量技术能快速获取大面积目标空间信息,提高测量效率。机载激光测量(LiDAR)技术是直接采集并获取数码影像数据和激光点云数据,在此基础上经过后期加工和处理,得到DSM、DEM、DOM等数据产品的测量技术,在一些相关专业软件的辅助下,还可以其制作其他数据产品,如三维电子沙盘,生成测区三维景观,可以大大提高水利设计的直观度。     

基于PTD和改进曲面拟合的高山区水电工程机载激光雷达点云滤波方法

针对高山区水电工程区域地形起伏大、植被茂密且存在部分建筑物,在提取这些区域地形时机载LiDAR点云滤波方法存在精度不高的问题,提出了一种综合点云回波特性、渐进三角网加密(PTD)算法、改进的曲面拟合算法和地面点精细化处理的山地点云滤波方法。该方法在对机载激光雷达(LiDAR)点云数据去噪的基础上,先利用植被点云的回波特性去除部分植被点,再使用PTD算法进行两次迭代计算获取部分地面点集合,然后将得到的部分地面点集合作为改进的曲面拟合算法的种子点进行格网区域化的曲面拟合来获取原始点云数据中的地面点,最后通过点云的精细化处理去除地面点中夹杂的低矮植被点,以此获得最终的地面点集合。选取DJI-M600搭载HS-600的机载LiDAR测量系统实测数据进行试验,并将提出的滤波方法与PTD算法、曲面拟合滤波算法、区域生长滤波算法和形态学滤波算法进行横向对比,通过点云误分率对滤波方法进行评价。结果表明,与其他4种方法相比,基于PTD和改进曲面拟合的滤波算法的第Ⅰ类误差、第Ⅱ类误差和总误差的最大减小幅度分别为6.25%、1.82%和2.93%,更适用于高山区水电工程机载LiDAR点云数据的滤波处理。     

三维激光扫描与无人机结合在地形测绘中的应用

三维激光扫描仪可以快速、较大范围的对测区进行扫描,经内业处理生成DEM及等高线,可大大节省作业时间和成本,但植被茂密处,存在扫描精度不高、测区覆盖不全的弊端。小型无人机航摄作业效率高、内业数据处理方便,在地形条件恶劣地区,一方面可对扫描仪漏测区域进行补测,另一方面又可对扫描数据精度进行检查。以某水利枢纽前期测绘为例,进行了相关实验,对三维激光扫描盲区及植被茂密处,采用无人机航测补测,对两者点云进行处理,获取最终DEM。     

机载LiDAR数据的电力塔建模方法研究

电力塔作为电力传输中的重要设备,以及电力设备检测和管理的重要支持,其提取与可视化建模具有巨大的实际应用价值。在此方面,传统的量测与制作手段存在周期长、人力和财力耗费大的不足。机载LiDAR系统作为一种主动式的测量传感器在近十几年来取了快速的发展,其获取的高精度、高密度的三维点云使得快速高效的电力塔建模成为可能。提出了一种基于机载LiDAR点云数据的电力塔建模方法,其通过检测电力线对的连接点定位和提取电力塔,通过建立三维空间格网、利用二值图像轮廓跟踪的方法跟踪三维线结构,并由三维空间线特征建成电力塔三维模型。实验证明：此方法所建立的模型完整度高,能够保留点云所描述的三维空间位置以及拓扑特征,是可行和有效的。该成果可以有效地应用于电力设备管理与监测以及数字城市等可视化系统。     

三维激光扫描结合无人机倾斜摄影测量的变电站变形监测研究

结合三维激光扫描和无人机倾斜摄影测量的优缺点,笔者提出了一种将三维激光扫描与无人机倾斜摄影测量结合的变电站变形监测方法,通过从多角度采集监测体的变形数据,建立监测体完整的三维点云模型,分析监测体整体状态和变形趋势,提取监测体的细节变形。监测结果直观明了、效果良好,为变电站变形监测提供了一种较理想的方法。     

基于实景三维模型地形图要素提取方法及应用检验

无人机航拍技术在国土资源普查、环保执法、景区宣传等领域有较为广泛的应用,近年,无人机技术及计算机技术飞速发展,无人机摄影能够将山地形象数据为我们更加清晰地展示出来,有利于方便、快捷地提取与处理各种地形信息。本文阐述了倾斜摄影生产实景三维模型的工作流程,并以木里县芽祖乡为例,进行了无人机航空摄影、像控测量、地形图要素采集及数据精度分析,证明了基于实景三维模型提取1∶1 000地形图在木里县芽祖乡地形测量中的应用,提高了数据精度,降低了安全风险,在地形测量方面有一定的推广价值。     

高山峡谷区带状地形图空地一体化测绘方法研究

针对在高山峡谷区利用无人机测绘长线路带状地形图存在精度不足的问题,提出了一种结合无人机倾斜摄影测量技术和车载激光扫描技术的高山峡谷区带状地形图空地一体化测绘方法。首先,归纳了高山峡谷区无人机测绘带状地形图存在的3个主要问题:控制点数量偏少和分布不均、传统航测空三加密方式不适应倾斜摄影空三加密、无人机点云非地形噪点滤除难度大,并分别给出了相应的解决方案。基于上述解决方案,提出了完整的带状地形图测绘流程和方法。实验验证结果表明:在无人机倾斜摄影测量生成的带状地形图满足工程带宽要求的基础上,结合车载激光扫描技术后,地形图测绘精度进一步提高,可以满足大比例尺工程地形图的实际测绘需要。     

三维激光扫描技术在地形测绘成图中的应用

将三维激光扫描技术应用于地形测绘成图是一种新的尝试,它具有快速、细致和高精度的特点,可减轻测绘人员的作业强度,减少作业时间,提高测绘的效率。介绍了三维激光扫描系统的组成和工作原理,以及点云数据的处理过程和方法;探讨了三维激光扫描技术在现代工程测量应用中的技术特性,并结合工程实例介绍了实现过程和效果。实践结果表明,利用激光三维扫描技术获取的空间点云数据,可以快速地生成结构复杂的数字地形图。     

垂起固定翼搭载激光雷达在河道堤防测量中的应用

无人机机载激光雷达在地形测量中由于具有自动化程度高、数据生产周期短、精度高、受天气影响小等特点,目前在河道堤防测量中已有应用.为了获得河道堤防的数字高程模型数据,该文提出采用垂起固定翼无人机搭载激光雷达系统对河道堤防进行测量,通过结合实际工程案例分析了点云数据的平面精度、高程精度和DEM精度,并对这三个方面进行质量成果...