Lidar点云处理技术在航空摄影测量数字高程模型和正射影像快速生产中的应用探索

-110- 中国科技信息2011年第10期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2011 信息科技 Information Technology 1、概述 激光雷达（Lidar）在测绘中的应用异 军突起，基于TerraSolid系列软件的激光雷 达点云处理技术手段日趋完善。新的遥感测 绘技术的发展是否代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 着传统航空摄影测量方 式的没落？这是一个值得业界思索的问题。 由于航空摄影立体像对匹配DTM点与激光雷 达点云在数据定义与性质有高度的相似之处， 能否利用现有的激光雷达点云处理技术把航空 摄影立体像对影像匹配DTM点当作激光雷达 点云来处理来提高航测DEM数据制作的效率 和质量？ 本文将以某平原地区约123平方公里范 围航测正射影像工程为例介绍利用激光雷达点 云处理系统TerraSolid和数字摄影测量系统 VIRTUOZO进行了实际生产探索的详细方法 和过程。 2、实践 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 2．1、实践流程描述 （1）空三加密 利用外业相片控制点成果，在JX4或者 PATB等空三加密软件环境下，进行空三加 密处理，获取足够数量的加密控制点的同时 恢复各航空影像摄影瞬间的摄站坐标和相片姿 态即外方位元素； （2）空三加密成果应用 内定向，相对定向，绝对定向产生核线 立体像对；按像对自动影像匹配模型DEM； （3）影像模式下的DEM处理 利用由河南省测绘工程院独立研发“基 于影像化的字高程模型处理软件”与 ERDAS遥感影像处理系统相结合，在影像模 式下完成单模型DEM间对中镶嵌，获取全区 DEM数据，然后按照硬件的配置高低合理分 块，转换为分块点云XYZ(*.dat)； （4）TerraSolid下点云处理 利用“TerraSolid”将上述分块点云数 据进行手动或者自动分类，剔除噪声粗差， 剔除房顶，树冠等非地面点，保留地面点； （5）数字摄影测量系统中进行点云后 处理 由分类后的离散地面点内插格网DEM并 转换格式进入数字摄影测量系统。在立体模 型下，根据实际地形特点编辑DEM数据； Lidar点云处理技术在航空摄影测量 数字高程模型和正射影像快速生产中的应用探索 孙健1 徐娜2 张涛2 李明华3 1.河南黄河勘测设计研究院,郑州 450003 2.河南省测绘工程院,郑州450003 3.开封第二黄河河务局 摘 要 提出了利用激光雷达点云处理技术来对基于 航空摄影立体像对影像匹配DTM点云进行处 理，快速生成数字高程模型和正射影像产品 的设想，并利用激光雷达点云处理软件 TerraSolid进行了实际的生产探索。 关键词 激光点云；DTM；数字高程模型；正射影像； TerraSolid （6）单片正射校正，镶嵌，分幅 2．2、制作流程框图 图2.2 流程框图 3、实践具体过程 上述（1）～（3）步骤从“空三加 密”到“匹配单模型DEM产品”在数字摄影 测量系统中的数据处理方法与流程不用冗述， 详细参阅各数字摄影测量系统使用 说明书 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 。详 细讲述从单模型匹配DEM数据以后具有特色 的处理过程和方法。 3．1、影像模式下的DEM处理 3．1．1、全区域单模型DEM批量转 换为影像DEM（*.img） 图3.1.1.1 影像化单模型DEM 3．1．2、全区域单模型影像DEM（*. img）对中镶嵌，分块 将上述影像化后的单模型DEM，引入 ERDAS 影像镶嵌模块MOSAICPRO进行对 中镶嵌，并导入分幅文件进行必要分幅； 图3.1.2.1加密区单模型影像DEM镶嵌工程 利用对中镶嵌的优点：按常规航内思路 中以一个像对匹配而来的单模型DEM数据只 有以模型中心外扩某一范围内为有效区域， 采用影像化的对中镶嵌既能保证模型间的无缝 又能自动取得单模型DEM内最可靠的部分， 在设置一个格网的羽化参数的情况下，可以 有效避免模型间DEM接边后反转等高线交叉 的问题，是一个很不错而且适用的DEM快速 镶嵌分幅的方法。 图3.1.2.2拼接后整加密区影像DEM效果 3．1．3、利用分块影像DEM（*. img）制作真彩色坡度图 利用拼接后的影像DEM制作一幅真彩色 的坡度坡向图，来作为点云数据手动分类的 参考底图； 图3.1.3.1真彩色的坡度坡向图作为手动分 类参考底图 3．1．4、导出分块点云数据XYZ(*. dat) 利用开发工具将拼接后全加密区影像 DEM转换成Lidar处理软件能导入的XYZ点 云数据； 3．2、 TerraSolid下点云处理 3．2．1、导入分块点云数据XYZ(*. dat) 3．2．2、套合真彩色坡度图作为手动 分类参考底图 图3.2.2在TerraPhoto导入真彩坡度图设置与 点云套合效果 3．2．3、点云分类处理 反 复 迭 代 剔 除 粗 差 ， 自 动 分 出 GROUND； 3．2．4、依照参考底图手工分类出大 尺寸线状地物（高架路和带路基的路，干渠 点 ） 图3.2.4.2用BRUSH功能快捷 手工分类细部效果 DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2011.10.077 -111- 3．2．5、分类完成剔除非地面点，保留 自动分出的ground点类和手工干预的 keeppoint点类； 图3.2.5.1点云分类后整体效果 图3.2.5.2点云分类后细部效果（一） 图3.2.5.3分类后细部效果（二） 从效果上可以看出，由分类在保留地形 细部的同时自动剔除了大量的房顶上的点和异 常匹配的非地面点； 3．2．6、由导出的离散地形点内插 DEM 这一过程可以选用ERDAS，也可以选 自主开发的离散三维点内插DEM程序； 图左为分类处理后DEM 图右为原始DEM 可见十字丝中异常匹配点已经自动处理 掉 图左为分类处理后DEM 图右为原始DEM 可见十字丝中农村居民点中房顶上的点 已经大部分滤出，地块中地形细节得以保 留 ； 3．3、立体模型下精细编辑 利用自主开发的软件系统，将上述DEM 分幅并进行格式反转进入数字摄影测量系 统；在立体像对下再进行简单的编辑，此步 骤不再冗述； 3．4、单片正射校正，镶嵌，分幅 此步骤不再冗述。 4、总结 通过用激光雷达点云处理软件TerraSolid 进行了实际的生产探索，证明了利用激光雷 达点云处理技术来对基于航空摄影立体像对影 像匹配DTM点云进行处理，快速生成数字高 程模型和正射影像产品的设想是有实践可行性 的结论如下： 1）可以进一步提高正射影像制作的速 度，大大减少DEM编辑工作量，但是有必要 减小DEM匹配的格网间距以便更好的模拟 LIDAR点云数据统计特性，分类效果更明 显； 2）利用航测的方法快速制作大范围的高 质量的DEM，DTM将会成为现实； 3）在大比例尺的DEM，DOM制作中优 势明显；将对我们现行的DEM,DTM,DOM生 产模式和流程进行极其有效的补充取消大部分 的人为干预工作量，通过实验表明由DEM异 常引起的DOM变形的问题也能有效的缓解。 参考文献 [1]汪培庄.模糊集合论及其应用[M].上海:上 海科学技术出版社.1983 [2]孙超，韩捷，关惠玲.模糊集的贴近度 及多维综合贴近度[J].郑州:河南科学.2004， 22(02)：143- 166 [3]Y Rui, T S Huang, M Ortega et al. 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IEEE Transactions on Software Engineering, 2004,30(5):311-327 作者简介 刘海芹 研究生 讲师 研究方向：计算机网络与信息安全。 上接第105页 就需要特别强调。本文虽然提出了一些观 点，比如通过相互监督的机制来提高信任模 型的健壮性和安全性，但提高幅度还不是太 大。以上各个方面的问题有待进一步深入研 究 。 图二 经过光顺后的发动机罩的斑马图 参考文献 [1]杨军,诸昌钤.带噪声的点云数据的隐式曲 面重建算法[J].西南交通大学学报.2008年 01期 [2]武剑洁,王启付,黄运保,周济.逆向工程中 曲面重建的研究进展[J].工程图学学报.2004 年02期 [3]柯映林,范树迁.基于点云的边界特征直接 提取技术[J].机械工程学报.2004年09期 [4]李康举.反求工程技术在机械产品设计中 的应用[J].机械设计与制造.2006年07期 [5]陈黎卿，王继先，刘忠存.逆向工程技 术在汽车车身造型设计中的应用[J].机械制 造.2006年08期 作者简介 刘勇：湖南衡山人。1 9 7 8年生，南华大 学工业设计系教师，讲师，毕业于湖南师范 大学美术学院，主要从事工业设计基础教学。 上接第106页 参考文献 [1]邹益. FPGA/CPLD技术实用 教程 人力资源管理pdf成真迷上我教程下载西门子数控教程protel99se入门教程fi6130z安装使用教程 [M].北 京：中国石化出版社.2010 [2]黄秋元，陈适. FPGA应用技术基础教程 [M].北京：电子工业出版社.2009 [3]田耘，徐文波.Xilinx FPGA开发实用教程 [M].北京：清华大学出版社.2008 [4]曹瑞，卢印举. EDA技术与CPLD/FPGA 开发应用简明教程[M].北京：清华大学出版 社.2007 作者简介 施奇（1989-）,男, 汉族，江苏南京人， 常熟理工学院电气与自动化工程学院。 上接第109页 图10 TONETABA模块 （4）SPEAKER模块 SPEAKER模块实际上就是一个分频 器，通过对12MHz分频产生不同的音符。 图11 SPEAKER模块 3.2.3仿真结果 在程序设计完成及编译成功后，对系统 进行了仿真，得到如下的图形。 图11 仿真电路图 4总结 本设计进行了系统的调试和功能验证并 利用QuartusII9.0软件生成.sof文件，下载到 Altera EP1C6T144C8N中，实际结果表明 本系统设计的电子琴及硬件播放的音乐全部技 术指标和功能很好地符合设计的要求，发声准 确，满足了设计要求。