航空攝影測(cè)量LiDAR技術(shù)低矮植被點(diǎn)云的分類(lèi)

發(fā)布日期：2019-07-12 00:00 瀏覽量：12557

機(jī)載LiDAR技術(shù)是激光測(cè)距技術(shù)、高精度動(dòng)態(tài)載體姿態(tài)測(cè)量技術(shù)和高精度動(dòng)態(tài)GPS差分定位技術(shù)迅速發(fā)展的集中體現(xiàn)。作為一種先進(jìn)的技術(shù)能夠快速獲取地形數(shù)據(jù)，在測(cè)繪航空攝影測(cè)量領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，在三維信息獲取中扮演重要角色。

機(jī)載激光LiDAR系統(tǒng)所獲取的原始LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括地面點(diǎn)和非地面點(diǎn) （可能包括少量噪聲點(diǎn)），如何區(qū)分地面點(diǎn)與非地面點(diǎn) （包括植被點(diǎn)、建筑物點(diǎn)等）是廣大測(cè)繪工作者共同關(guān)心的前沿問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外研究者，開(kāi)展基于機(jī)載LiDAR技術(shù)的分類(lèi)工作，取得大量研究成果。本文就來(lái)說(shuō)說(shuō)低矮植被分類(lèi)的方法。

一、點(diǎn)云空間特征識(shí)別植被點(diǎn)云

點(diǎn)云具有空間幾何特征，例如點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離特征，點(diǎn)云構(gòu)成的平面法向量特征等。可以通過(guò)不同類(lèi)型點(diǎn)云的空間幾何特征的不同進(jìn)行植被點(diǎn)云的識(shí)別。

二、區(qū)域增長(zhǎng)法結(jié)合梯度分割法識(shí)別植被點(diǎn)

區(qū)域增長(zhǎng)法從像素出發(fā)，按某一屬性一致的原則，將屬性相似的連續(xù)的像素集合成同一區(qū)域。通過(guò)區(qū)域增長(zhǎng)法，把高程接近的地物點(diǎn)合并為一個(gè)區(qū)域，計(jì)算每個(gè)區(qū)域的面積。面積較大的區(qū)域劃分為建筑物點(diǎn)濾除。但是一些面積較小的房屋沒(méi)有被濾除，還有以下坡度較大的地面點(diǎn)被誤判為植被點(diǎn)，所以還需進(jìn)行梯度分割法識(shí)別植被點(diǎn)。

三、漸進(jìn)加密三角網(wǎng)濾波算法

漸進(jìn)加密三角網(wǎng)濾波算法通過(guò)種子點(diǎn)生成一個(gè)稀疏的TIN，從點(diǎn)云中提取了初始的地形，再逐層將滿足閾值條件的點(diǎn)加入到三角網(wǎng)中，一直到所有滿足條件的點(diǎn)都被添加到地形中去。

漸進(jìn)加密三角網(wǎng)濾波流程：

①航空攝影測(cè)量LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取；

②將點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行格網(wǎng)劃分，取高程較低的點(diǎn)構(gòu)成三角網(wǎng)；

③判斷待確定點(diǎn)到三角面片的垂直距離和到三個(gè)頂點(diǎn)的夾角是否滿足設(shè)定閾值；

④將滿足條件的點(diǎn)加到三角網(wǎng)中，重新建立三角網(wǎng)，達(dá)到加密三角網(wǎng)的效果；

⑤逐個(gè)檢測(cè)每個(gè)點(diǎn)重復(fù)③④步，直到?jīng)]有符合條件的點(diǎn)為止。

有學(xué)者孫嘉悅，張旭晴，牛雪峰等研究了區(qū)域位于吉林省西北部的白城地區(qū)，松嫩平原西部，科爾沁草原東部的某項(xiàng)目。其地勢(shì)由西北向東南依次為低山、丘陵和平原，西南略有抬升。白城市草原遼闊，可利用草場(chǎng)面積 9064Km²，適用于提取植被點(diǎn)試驗(yàn)。低矮植被為植高 20cm~30cm的不易與地面點(diǎn)分離的植被點(diǎn)。選取一塊寬1600像素，長(zhǎng)1200像素，像素大小為 0.05m的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)包含1410個(gè)激光點(diǎn)，其中包含地表點(diǎn)與低矮植被點(diǎn)兩種激光點(diǎn)。

在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，通過(guò)對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行去噪工作、保持迭代角度為3度不變、距離為0.31m不變且角度為2.5度~3度每隔0.1m做一次實(shí)驗(yàn)等流程后論出：

在低矮植被較多或者地勢(shì)平坦的區(qū)域，迭代角度為最小值１時(shí)，低矮植被點(diǎn)造成的小氣泡狀的等高線會(huì)被完全清除，此現(xiàn)象說(shuō)明迭代角度值越小，低矮植被分離效果越好；

但對(duì)于低矮植被較少或者地形起伏較大的地區(qū)，迭代角度在低于26時(shí)，DEM出現(xiàn)失真現(xiàn)象，說(shuō)明在低矮植被較少和地形起伏較大的情況下迭代角度與迭代距離的值并不是越小分離效果越好。

漸進(jìn)加密三角網(wǎng)算法適用于地勢(shì)平坦地區(qū)分離低矮植被點(diǎn)，不適合地形起伏較大的山區(qū)與城市地區(qū)。

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