航空攝影(yǐng)測量LiDAR技術低矮植被點雲的(de)分(fēn)類

發布日期：2019-07-12 00:00 浏覽量：11012

機載LiDAR技術是激光(guāng)測距技術、高(gāo)精度動态載體姿态測量技術和(hé)高(gāo)精度動态GPS差分(fēn)定位技術迅速發展的(de)集中體現。作爲一種先進的(de)技術能夠快(kuài)速獲取地形數據，在測繪航空攝影(yǐng)測量領域被廣泛應用(yòng)，在三維信息獲取中扮演重要角色。

機載激光(guāng)LiDAR系統所獲取的(de)原始LiDAR點雲數據包括地面點和(hé)非地面點（可(kě)能包括少量噪聲點），如何區(qū)分(fēn)地面點與非地面點（包括植被點、建築物(wù)點等）是廣大(dà)測繪工作者共同關心的(de)前沿問題。國内外研究者，開展基于機載LiDAR技術的(de)分(fēn)類工作，取得(de)大(dà)量研究成果。本文就來(lái)說說低矮植被分(fēn)類的(de)方法。

一、點雲空間特征識别植被點雲

點雲具有空間幾何特征，例如點與點之間的(de)距離特征，點雲構成的(de)平面法向量特征等。可(kě)以通(tōng)過不同類型點雲的(de)空間幾何特征的(de)不同進行植被點雲的(de)識别。

二、區(qū)域增長(cháng)法結合梯度分(fēn)割法識别植被點

區(qū)域增長(cháng)法從像素出發，按某一屬性一緻的(de)原則，将屬性相似的(de)連續的(de)像素集合成同一區(qū)域。通(tōng)過區(qū)域增長(cháng)法，把高(gāo)程接近的(de)地物(wù)點合并爲一個(gè)區(qū)域，計算(suàn)每個(gè)區(qū)域的(de)面積。面積較大(dà)的(de)區(qū)域劃分(fēn)爲建築物(wù)點濾除。但是一些面積較小的(de)房(fáng)屋沒有被濾除，還(hái)有以下(xià)坡度較大(dà)的(de)地面點被誤判爲植被點，所以還(hái)需進行梯度分(fēn)割法識别植被點。

三、漸進加密三角網濾波算(suàn)法

漸進加密三角網濾波算(suàn)法通(tōng)過種子點生成一個(gè)稀疏的(de)TIN，從點雲中提取了(le)初始的(de)地形，再逐層将滿足阈值條件的(de)點加入到三角網中，一直到所有滿足條件的(de)點都被添加到地形中去。

漸進加密三角網濾波流程：

①航空攝影(yǐng)測量LiDAR點雲數據的(de)獲取；

②将點雲數據進行格網劃分(fēn)，取高(gāo)程較低的(de)點構成三角網；

③判斷待确定點到三角面片的(de)垂直距離和(hé)到三個(gè)頂點的(de)夾角是否滿足設定阈值；

④将滿足條件的(de)點加到三角網中，重新建立三角網，達到加密三角網的(de)效果；

⑤逐個(gè)檢測每個(gè)點重複③④步，直到沒有符合條件的(de)點爲止。

有學者孫嘉悅，張旭晴，牛雪(xuě)峰等研究了(le)區(qū)域位于吉林(lín)省西北(běi)部的(de)白城(chéng)地區(qū)，松嫩平原西部，科爾沁草(cǎo)原東部的(de)某項目。其地勢由西北(běi)向東南(nán)依次爲低山、丘陵和(hé)平原，西南(nán)略有擡升。白城(chéng)市草(cǎo)原遼闊，可(kě)利用(yòng)草(cǎo)場(chǎng)面積 9064Km²，适用(yòng)于提取植被點試驗。低矮植被爲植高(gāo) 20cm~30cm的(de)不易與地面點分(fēn)離的(de)植被點。選取一塊寬1600像素，長(cháng)1200像素，像素大(dà)小爲 0.05m的(de)區(qū)域，區(qū)域内包含1410個(gè)激光(guāng)點，其中包含地表點與低矮植被點兩種激光(guāng)點。

在數據處理(lǐ)過程中，通(tōng)過對(duì)研究區(qū)域進行去噪工作、保持叠代角度爲3度不變、距離爲0.31m不變且角度爲2.5度~3度每隔0.1m做(zuò)一次實驗等流程後論出：

在低矮植被較多(duō)或者地勢平坦的(de)區(qū)域，叠代角度爲最小值１時(shí)，低矮植被點造成的(de)小氣泡狀的(de)等高(gāo)線會被完全清除，此現象說明(míng)叠代角度值越小，低矮植被分(fēn)離效果越好；

但對(duì)于低矮植被較少或者地形起伏較大(dà)的(de)地區(qū)，叠代角度在低于26時(shí)，DEM出現失真現象，說明(míng)在低矮植被較少和(hé)地形起伏較大(dà)的(de)情況下(xià)叠代角度與叠代距離的(de)值并不是越小分(fēn)離效果越好。

漸進加密三角網算(suàn)法适用(yòng)于地勢平坦地區(qū)分(fēn)離低矮植被點，不适合地形起伏較大(dà)的(de)山區(qū)與城(chéng)市地區(qū)。

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