激光三維遙感的數(shù)據(jù)分析與特征提取

前言

　　激光掃描測距技術(shù)（light detection and ranging，LIDAR）是一種快速直接獲取地形表面模型的技術(shù)。和微波以及傳統(tǒng)的光學(xué)成像不同，LIDAR傳感器采用紅外和近紅外波長，直接獲得地面特征點(diǎn)在水平和垂直方向上的位置。這種技術(shù)直接將各種大型的、復(fù)雜的、不規(guī)則的、標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)等實(shí)體或?qū)嵕暗娜S數(shù)據(jù)完整地采集到計(jì)算機(jī)中，從而為快速重構(gòu)出目標(biāo)的三維模型，獲得三維空間的線、面、體等各種制圖數(shù)據(jù)提供了極大方便，同時，它所采集的三維激光掃描數(shù)據(jù)還可進(jìn)行多種后處理工作，如測繪、計(jì)量、分析、仿真、模擬、展示、監(jiān)測和虛擬現(xiàn)實(shí)等。激光掃描測距技術(shù)按照平臺可以分為地面激光掃描技術(shù)、機(jī)載激光掃描技術(shù)和星載激光掃描技術(shù)。　　20世紀(jì)60年代人類開始利用LIDAR技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，機(jī)載LIDAR最早于60年代中期用于海道測量，當(dāng)時，最先進(jìn)可靠的一種設(shè)備叫做掃描海道測量機(jī)載激光雷達(dá)測量（SHOALS）系統(tǒng)，美國等先后對用于深海測深和水道測量的機(jī)載激光測距系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)并取得成功；從60年代到70年代這段時期，人們進(jìn)行了多項(xiàng)試驗(yàn)，結(jié)果都顯示了利用激光進(jìn)行遙感的巨大潛力，其中包括激光測月和衛(wèi)星激光測距。美國在70年代阿波羅登月計(jì)劃中就應(yīng)用了激光測距技術(shù)?！　C(jī)載LIDAR技術(shù)在最近十幾年才取得了重大進(jìn)展，研制出了精確可靠的激光測高傳感器，包括航天飛機(jī)激光測高儀（shuttle laser altimeter，SLA）、火星觀測激光測高儀（Mars observer laser altimeter，MOLA）以及月球觀測激光測高儀（lunar observer laser altimeter，LOLA）。隨著機(jī)載LIDAR技術(shù)的不斷成熟，在機(jī)載LIDAR硬件設(shè)備方面，歐美等發(fā)達(dá)國家的研究已經(jīng)取得了大量成果并形成了商業(yè)化產(chǎn)品，特別是機(jī)載系統(tǒng)正逐漸走向成熟化。　　本書共分6章，從地面激光掃描和機(jī)載激光掃描兩個部分展開討論，全書所涉及的內(nèi)容均為作者近幾年在相關(guān)領(lǐng)域研究工作的總結(jié)。內(nèi)容包括：　　第1章緒論。簡述遙感發(fā)展的現(xiàn)狀，遙感發(fā)展至今經(jīng)歷的幾個階段，指出UDAR在遙感中的地位，分析了目前LIDAR研究的方向與內(nèi)容，明確指出本書的研究內(nèi)容?！　〉?章地面激光掃描。詳細(xì)介紹地面激光掃描的原理，系統(tǒng)地整理國內(nèi)外已有的地面激光掃描儀，對各個公司產(chǎn)品的性能做了詳細(xì)的比較?？偨Y(jié)已有的地面激光掃描儀的各項(xiàng)指標(biāo)的檢校方法以及誤差模型，主要介紹六段解析模型、基線比較模型、角度檢校模型。

內(nèi)容概要

激光掃描測距技術(shù)是一種快速直接獲取地形表面模型的技術(shù)。本書匯集了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40501061)和上海市教育委員會科研創(chuàng)新項(xiàng)目(10ZZ25)的主要成果。先簡述了遙感發(fā)展的現(xiàn)狀，分析了目前LIDAR研究的方向與內(nèi)容；隨后詳細(xì)介紹了地面激光掃描的原理，總結(jié)了已有的地面激光掃描儀的各項(xiàng)指標(biāo)的檢校方法以及誤差模型；在三維建模、特征線提取和數(shù)據(jù)壓縮方面分別給出了處理算法；此外，針對機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)的內(nèi)外業(yè)處理流程，詳細(xì)推導(dǎo)了機(jī)載激光掃描的定位模型和誤差傳播模型；在粗差探測、數(shù)據(jù)分類、邊緣特征提取和數(shù)據(jù)壓縮方面，分別給出了相應(yīng)的模型和算法；最后融合點(diǎn)云數(shù)據(jù)和多光譜影像的特征分析，給出了融合數(shù)據(jù)的分類、三維特征提取、水體提取、海岸線提取的方法?！　”緯晒氖录す鈷呙韬瓦b感數(shù)據(jù)處理方面的研究人員和有關(guān)高等學(xué)校的師生閱讀，也可供從事測繪和地理信息系統(tǒng)的相關(guān)科技人員參考。

書籍目錄

前言第1章  緒論   1.1  遙感發(fā)展     1.1.1  遙感傳感器的發(fā)展     1.1.2  國內(nèi)外遙感新技術(shù)     1.1.3  攝影測量的研究現(xiàn)狀   1.2  激光掃描測距技術(shù)的發(fā)展     1.2.1  激光掃描測距技術(shù)的發(fā)展歷程     1.2.2  激光掃描測距技術(shù)的研究現(xiàn)狀   1.3  主要研究內(nèi)容     1.3.1  本書主要內(nèi)容     1.3.2  本書結(jié)構(gòu) 第2章  地面激光掃描   2.1  地面激光掃描的原理   2.2  部分地面激光掃描儀器性能參數(shù)   2.3  地面激光掃描儀的檢校模型   2.4  地面激光掃描儀的精度檢校和誤差分析   2.5  數(shù)據(jù)格式分析 第3章  地面激光掃描數(shù)據(jù)分析和特征提取   3.1  激光掃描數(shù)據(jù)處理流程     3.1.1  工作流程     3.1.2  外業(yè)數(shù)據(jù)采集     3.1.3  內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理     3.1.4  數(shù)據(jù)處理總結(jié)   3.2  激光掃描數(shù)據(jù)三維糾正與精度分析     3.2.1  激光掃描數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換     3.2.2  應(yīng)用實(shí)例   3.3  基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的真三維建模     3.3.1  RBF內(nèi)插原理     3.3.2  自適應(yīng)CS-RBF算法     3.3.3  多尺度CS-RBF算法     3.3.4  三維建模效果顯示   3.4  點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特征提取     3.4.1  點(diǎn)云的等值線提取和多分辨率表達(dá)     3.4.2  輪廓線特征提取   3.5  地面三維激光掃描的數(shù)據(jù)壓縮     3.5.1  激光掃描數(shù)據(jù)的地形壓縮     3.5.2  基于真三維TIN的激光掃描數(shù)據(jù)壓縮     3.5.3  壓縮方法總結(jié) 第4章  機(jī)載激光掃描   4.1  機(jī)載激光掃描硬件系統(tǒng)     4.1.1  姿態(tài)測量裝置INS     4.1.2  精確定位裝置GPS     4.1.3  激光掃描系統(tǒng)     4.1.4  數(shù)碼相機(jī)     4.1.5  系統(tǒng)控制器   4.2  機(jī)載激光掃描的原理   4.3  機(jī)載激光掃描的內(nèi)外業(yè)處理流程     4.3.1  作業(yè)流程     4.3.2  機(jī)載激光掃描外業(yè)數(shù)據(jù)獲取     4.3.3  機(jī)載激光掃描內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理   4.4  機(jī)載激光掃描點(diǎn)云存儲格式LAS分析     4.4.1  LAS1.0邏輯結(jié)構(gòu)     4.4.2  LAS1.1，LAS1.2，LAS 2.0的發(fā)展   4.5  機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)的精度和誤差分析     4.5.1  機(jī)載LⅢAR定位模型     4.5.2  誤差來源分析     4.5.3  誤差模擬與分析 第5章  機(jī)載激光掃描的數(shù)據(jù)分析和特征提取   5.1  點(diǎn)云數(shù)據(jù)的粗差探測     5.1.1  單一閾值法     5.1.2  活動閾值法   5.2  基于高程統(tǒng)計(jì)方法的點(diǎn)云數(shù)據(jù)分類     5.2.1  點(diǎn)云的高程統(tǒng)計(jì)直方圖     5.2.2  基于最佳閾值分析的點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割     5.2.3  示例與分析     5.2.4  結(jié)論   5.3  基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)目標(biāo)分類和提取　　……第6章　融合點(diǎn)云數(shù)據(jù)和多光譜影像的特征分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.1.1 遙感傳感器的發(fā)展　　遙感技術(shù)產(chǎn)生至今，有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，主要體現(xiàn)在傳感器的發(fā)展。而航天遙感的傳感器發(fā)展足以說明現(xiàn)代遙感傳感器的發(fā)展?fàn)顩r。下面介紹幾十年來，人類發(fā)射的衛(wèi)星及其所載的遙感傳感器?！　?959年8月24日，美國發(fā)射的一枚“宇宙神C”（Atlas-C）洲際導(dǎo)彈，彈頭上裝有攝影機(jī)，人類首次從太空獲得地球形象的影片。1960年11月，“泰羅斯號”試驗(yàn)氣象衛(wèi)星發(fā)射，衛(wèi)星上裝有紅外波段傳感器，可在夜間獲得云圖，又能測量地表和云頂溫度。1968年，美國發(fā)射的地球同步觀測衛(wèi)星，安裝了世界上第一臺海洋雷達(dá)高度計(jì)，以試驗(yàn)衛(wèi)星對全球大地水準(zhǔn)面的測量能力。1972年7月23日，美國發(fā)射“陸地衛(wèi)星1號”，用于探測地球資源與環(huán)境，搭載著用以收集地球信息的星載遙感器有多譜段掃描儀（MSS）和返束光導(dǎo)管攝像機(jī)（RBV）。1973年5月14日，美國在“天空實(shí)驗(yàn)室”首次裝載微波散射計(jì)，用以實(shí)驗(yàn)測量海面風(fēng)速、風(fēng)向和溫度，進(jìn)行太空考察和遙感試驗(yàn)。1974年，美國發(fā)射地球同步氣象衛(wèi)星“SMS-1”，衛(wèi)星上裝載世界第一臺可見光／紅外自旋掃描輻射計(jì)，首次在地球同步軌道上實(shí)現(xiàn)了地球的晝夜觀測。1975年，地球同步業(yè)務(wù)環(huán)境衛(wèi)星“GOES”發(fā)射并投入業(yè)務(wù)使用，衛(wèi)星上載有一部雷達(dá)高度計(jì)，用以測量海面高度，海面測高精度20cm。1978年6月26日，美國發(fā)射世界上第一顆海洋衛(wèi)星“Seasat-A”，衛(wèi)星上載有雷達(dá)高度計(jì)（ALT）、風(fēng)場散射計(jì)（SASS）、微波輻射計(jì)（SMMR）、合成孔徑雷達(dá)（SAR）和可見光／紅外輻射計(jì)（VIRR），四部微波傳感器用以全天候定量地提供大量的海洋信息，第一部合成孔徑雷達(dá)地面分辨率達(dá)25m。1986年2月20日，法國在庫魯航天中心用歐洲空間局“阿里亞娜”火箭發(fā)射SPOT-1衛(wèi)星，衛(wèi)星上的電子耦合組件（charged coupled device，CCD）相機(jī)及其獨(dú)特的傾斜取經(jīng)方式，屬于世界一流水平。1990年2月28日，美國發(fā)射了分辨率更高的當(dāng)今世界上技術(shù)最先進(jìn)的光學(xué)照相偵察衛(wèi)星“KH～12”，采用了大口徑光學(xué)鏡頭的CCD相機(jī)，應(yīng)用當(dāng)今最尖端的自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)，使地面分辨率達(dá)到0.1 5～0.1 m，同時具有微光探測能力。1991年7月1日，歐空局（ESA）發(fā)射了歐洲遙感衛(wèi)星1號，衛(wèi)星在多模態(tài)微波傳感器——主動微波儀（AMI）具有合成孔徑雷達(dá)、波浪散射計(jì)和風(fēng)場掃描儀三種模塊功能。1992年2月，日本發(fā)射“日本地球資源衛(wèi)星1號”，衛(wèi)星上載有新一代合成孔徑雷達(dá)和多波段CCD相機(jī)。1994年加拿大、美國、英國合作的“加拿大雷達(dá)衛(wèi)星”（Radarsat）發(fā)射升空，采用全天候使用的合成孔徑雷達(dá)為主要傳感器。1999年10月，中巴合作研制的“資源1號”地球環(huán)境資源衛(wèi)星發(fā)射升空。衛(wèi)星上載有CC[）相機(jī)、紅外多光譜掃描儀、寬視場成像儀等。

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    激光三維遙感的數(shù)據(jù)分析與特征提取 PDF格式下載

---