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基于机载激光扫描数据提取建筑物的研究进展

尤红建  苏林  李树楷  
【摘要】:机载激光扫描系统是集成了GPS、惯性导航系统INS和扫描激光测距并利用飞机作为运行平台,来获取地面的三维位置,进而快速生成DSM/DEM,随着机载扫描激光测距系统的不断完善和发展,获取城市DSM数据也越来越快速,而且方便和经济可靠。地面激光点的密度也大大提高,目前国外激光扫描系统的激光点密度一般都达到了1~20点/平方米,因此利用机载激光扫描系统获取的城市DSM提取建筑物也渐渐受到重视。目前利用激光扫描数据提取建筑物可以分为两大类,第一类是单纯以获取的机载激光测距数据来提取建筑物,如奥地利维也纳技术大学根据激光测距数据采用鲁棒内插方法得到不同分辨率的数字地面模型(DTM)和数字表面模型(DSM),联合DTM和DSM数据就可以检测出建筑物,根据高差等信息去除杂物(如庄稼和树木等),最后基于建筑物的几何特点来重构建筑物的三维信息;美国普渡大学则采用启发式滤波从纯激光测距数据提取建筑物,根据每个激光测距点在建筑物边缘和树木等物体会产生前后两次的回波信息进行处理,采用局部协方差统计量把建筑物和其他物体分开,从而提取出建筑物的初始形状,得到建筑物的主方向和多边形,最后对多边形进行规则化处理而得到建筑物的三维模型;荷兰代夫特大学则从密集的激光高度原始数据出发,采用三角形连接分量分析确定平面轮廓,认为建筑物是由矩形平面组成而且存在一个主方向而重构出建筑物。第二类是融合激光测距数据和其他相关信息的建筑物提取,如融合航空影像、融合IKONOS高分辨率卫星影像来提取建筑物。我国863计划于20世纪90年代中期开始支持机载激光测距扫描/制图系统的研究,目前机载激光数据的密度达到了每3—4平方米有一个测讴点的密度,为在城市地区提取建筑物提供了数据源。本文对国际上利用机载激光扫描测距数据进行建筑物提取的最新研究进展进行了一些分析,同时也给出了作者应用我国自行研制的机载激光扫描数据提取建筑物的试验研究和初步结果。

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