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地面激光雷达的单木真实叶面积指数提取

测绘科学 2019年第4期44卷 81-86,109页

作者：赵方博王佳高赫张芳菲吕春东北京林业大学精准林业北京市重点实验室北京100083 北京林业大学测绘与3S技术中心北京100083

针对已有的测量叶面积指数(LAI)的方法中,LAI测量结果受其定义、采样方法、数据分析和仪器误差等影响产生极大差异的问题,该文使用地面激光雷达(TLS)提取LAI,对北京林业大学校园内具有代表性的单株树木进行了扫描,通过对数据预处理提取... 详细信息

针对已有的测量叶面积指数(LAI)的方法中,LAI测量结果受其定义、采样方法、数据分析和仪器误差等影响产生极大差异的问题,该文使用地面激光雷达(TLS)提取LAI,对北京林业大学校园内具有代表性的单株树木进行了扫描,通过对数据预处理提取出树冠点云,将其模拟为半球图像后运用球极平面投影和Lambert方位角等面积投影两种投影方法,通过统计面积的方法分别计算不同投影方法和图像划分方法下的孔隙率,进而计算出真实叶面积指数。同时与利用叶面积指数仪LAI-2000所测得的数据进行对比。研究结果表明,地面激光雷达提取单木真实叶面积指数与实测值对比,两种投影下18个环的图像划分方法均更接近真实值,其中在Lambert方位角等面积投影下计算结果更准确。

关键词：地面激光雷达真实叶面积指数点云数据

地面激光雷达用于大型钢结构建筑施工监测与质量检测

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测绘通报 2013年第7期 39-42页

作者：王晏民王国利北京建筑工程学院测绘与城市空间信息学院北京100044

大型钢结构施工中利用地面激光雷达技术进行安装对接接口扫描,在控制测量基础上对测量接口进行快速扫描,通过对扫描数据的特征提取并对比接口数据进行分析,可以精确快速地获取接口现状并指导实际施工调整。

关键词：地面激光雷达点云特征提取施工质量检测

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基于地面激光雷达点云数据的树种识别方法

农业机械学报 2018年第11期49卷 180-188页

作者：王佳张隆裕吕春东牛利伟北京林业大学精准林业北京市重点实验室北京100083 北京林业大学测绘与3S技术中心北京100083

为了能够更有效地利用地面激光雷达的点云数据识别树种,以北京林业大学为研究区域,利用FARO Photon120型地面激光雷达在研究区内获取4个树种、共92棵树木的点云数据。依据点云的三维坐标值提取研究区内立木的胸径、枝下高、树高、冠高... 详细信息

为了能够更有效地利用地面激光雷达的点云数据识别树种,以北京林业大学为研究区域,利用FARO Photon120型地面激光雷达在研究区内获取4个树种、共92棵树木的点云数据。依据点云的三维坐标值提取研究区内立木的胸径、枝下高、树高、冠高、最长冠幅、垂直最长方向冠幅6个测树因子,同时提取由测树因子组合而成具有鲁棒性的6个树形特征参数,包括冠长树高比、胸径树高比、冠高树高比、分枝角、冠长最大冠幅之比、最长冠幅与垂直方向冠幅之比。分别使用测树因子和组合特征参数,采用支持向量机、分类回归决策树和随机森林的方法,对树种进行冠幅自动识别。研究结果表明:使用测树因子树木识别方法,识别平均准确率为0. 765,平均召回率为0. 778,3种识别方法中,分类效果较好的依次为分类回归决策树、随机森林、支持向量机;使用组合特征参数树木识别方法,识别平均准确率为0. 891,平均召回率为0. 896,分类效果较好的方法是随机森林和支持向量机,其次是分类回归决策树;总体上来看,不论是对于单个树种还是总体的准确率和召回率,组合特征参数法均高于测树因子法,而对于3种不同的分类方法,随机森林相对最好。研究结果表明,结合地面激光雷达获取的点云和不同机器学习分类方法进行树种识别分类可以达到满意的效果,且能节省大量时间和人力。

关键词：树种识别地面激光雷达点云测树因子组合特征参数

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地面激光雷达点云数据乔灌分离方法研究

测绘科学 2024年第1期49卷 106-116页

作者：聂辰辰程峰王成王金亮吴骏恩云南师范大学地理学部昆明650224 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

针对当前基于地面激光雷达点云数据的乔灌分离方法在不同环境中很难准确地实现分离的问题,提出了一种粗分离和精分离相结合的方法:先对点云数据进行预处理;结合法向量和支持向量机对此进行粗分离;利用RANSAC算法拟合圆柱、结合格网点云... 详细信息

针对当前基于地面激光雷达点云数据的乔灌分离方法在不同环境中很难准确地实现分离的问题,提出了一种粗分离和精分离相结合的方法:先对点云数据进行预处理;结合法向量和支持向量机对此进行粗分离;利用RANSAC算法拟合圆柱、结合格网点云数标准差变化筛选乔灌,以及基于点云数标准差的自适应DBSCAN进行最终的精分离。选取了8块不同生长环境的样地进行测试,其乔木提取株数准确率均高于93%。实验结果表明:该方法能够实现不同环境下的地面激光雷达点云高效准确地乔灌分离,并与现有的传统方法相比,其精度和效率更高、普适性更强,为后续植被参数、林木株数准确提取奠定了基础,具有广泛的应用前景。

关键词：地面激光雷达点云乔木灌木分离

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地面激光雷达点云的曲面重构技术

激光杂志 2017年第6期38卷 108-111页

作者：曾繁轩李亮中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

大数据时代的来临以及数字城市概念的提出在一定程度上推动了地面激光雷达技术的发展,激光点云数据处理技术应运而生。激光点云曲面重构技术在三维可视化建模中起到举足轻重的作用。为验证曲面重构效果,本文使用Riegl-VZ1000地面三维激... 详细信息

大数据时代的来临以及数字城市概念的提出在一定程度上推动了地面激光雷达技术的发展,激光点云数据处理技术应运而生。激光点云曲面重构技术在三维可视化建模中起到举足轻重的作用。为验证曲面重构效果,本文使用Riegl-VZ1000地面三维激光扫描仪获取中国矿业大学南湖校区北门雕塑点云数据。经过点云数据预处理阶段后对其进行NURBS建模,并使用Geomagic Studio偏差分析模块逐站对比点云数据和重构曲面模型。实验结果表明,NURBS模型视觉效果良好、重构精度较高,平均偏差达到10-2mm数量级,基本与扫描原始点云一致,满足高精度建模的目的。

关键词：地面激光雷达激光点云点云数据处理曲面重构

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地面激光雷达扫描垂直立面的强度数据模拟

激光与光电子学进展 2012年第8期49卷 70-75页

作者：汪沛北京林业大学电子信息科学与技术系北京100083

地面激光雷达获取的激光强度数据包含目标的物理和化学信息,因此研究激光强度数据的生成机制就成为对其分析和应用的关键。分析了地面激光雷达的工作特点,提出假设简化了激光强度数据的计算方程,得出影响激光强度数据的3个主要参量:目... 详细信息

地面激光雷达获取的激光强度数据包含目标的物理和化学信息,因此研究激光强度数据的生成机制就成为对其分析和应用的关键。分析了地面激光雷达的工作特点,提出假设简化了激光强度数据的计算方程,得出影响激光强度数据的3个主要参量:目标反射率、入射角度和扫描距离。以垂直立面为目标分析地面激光雷达扫描的空间点阵间距的非均匀分布特性,并提出衡量扫描点间距非均匀分布程度的计算方程,分析扫描角度的步进值对扫描点间距非均匀分布的影响。根据实际参数模拟垂直立面的激光强度数据,验证了强度数据计算方程并分析了各参量的影响。

关键词：遥感地面激光雷达激光强度模拟

基于激光强度分类的机载与地面激光雷达点云配准方法

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激光与光电子学进展 2018年第6期55卷 403-410页

作者：郭王程效军同济大学测绘与地理信息学院上海200092

目前,机载与地面激光雷达(LiDAR)点云配准方法大多利用三维点云的几何信息来获取机载与地面LiDAR点云的同名特征,并计算点云坐标转换参数,实现点云配准;提出了一种基于激光强度分类的配准新方法,首先对机载与地面LiDAR点云的激光强度信... 详细信息

目前,机载与地面激光雷达(LiDAR)点云配准方法大多利用三维点云的几何信息来获取机载与地面LiDAR点云的同名特征,并计算点云坐标转换参数,实现点云配准;提出了一种基于激光强度分类的配准新方法,首先对机载与地面LiDAR点云的激光强度信息进行纠正与分类,然后基于分类结果提取特征平面,将特征平面间的拓扑关系与分类结果作为约束条件,匹配得到同名特征平面,最后计算坐标转换参数,实现机载与地面LiDAR点云配准。实验结果表明:与传统方法相比,所提方法可以减小机载与地面LiDAR因扫描角度、点密度不同而导致的配准误差;在机载与地面LiDAR同名特征几何形状不完全一致的情况下,所提方法仍可得到较好的配准效果。

关键词：遥感点云配准激光强度分类机载激光雷达地面激光雷达

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基于地面激光雷达的洞库容量计量

激光与光电子学进展 2019年第23期56卷 158-166页

作者：程效军熊鑫鑫杨泽鑫杨荣淇同济大学测绘与地理信息学院上海200092 自然资源部现代工程测量重点实验室上海200092 上海船舶研究设计院上海201203

针对现有基于点云的容量计量模型的缺陷,本文提出一种改进的洞库容量计量模型。首先,在高度方向上将洞库点云数据由下至上切割为若干微元体;采用提出的分层投影法准确地提取截面轮廓点,基于改进的截面轮廓点排序算法正确地构建截面轮廓... 详细信息

针对现有基于点云的容量计量模型的缺陷,本文提出一种改进的洞库容量计量模型。首先,在高度方向上将洞库点云数据由下至上切割为若干微元体;采用提出的分层投影法准确地提取截面轮廓点,基于改进的截面轮廓点排序算法正确地构建截面轮廓多边形,使用坐标解析法计算截面积;考虑洞库的构造特点,分别采用柱体模型与棱台模型计算洞库的下部边墙及上部拱顶的微元体体积;最后,由下至上累加微元体的体积即可获取洞库容量表。选用三个具备代表性的洞库片段数据进行方法验证,实验所得洞库容量表的精度优于规范要求1个数量级,说明本文方法对复杂的洞库结构具有良好的适应性。

关键词：测量洞库容量分层投影法截面轮廓点排序点云切片地面激光雷达

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地面激光雷达数据的分割与轮廓线提取

地面激光雷达数据的分割与轮廓线提取

作者：田庆北京建筑工程学院

学位级别：硕士

随着现代测量技术的发展,三维激光扫描技术在古建筑保护,逆向工程等方面有着越来越重要的作用。但是,使用三维激光扫描仪获取点云数据,可以很容易的得到数百万的数据点。这样,在古建保护中,由于好多古建筑场景规模宏大、结构复杂,例如... 详细信息

随着现代测量技术的发展,三维激光扫描技术在古建筑保护,逆向工程等方面有着越来越重要的作用。但是,使用三维激光扫描仪获取点云数据,可以很容易的得到数百万的数据点。这样,在古建保护中,由于好多古建筑场景规模宏大、结构复杂,例如像故宫这样的古代建筑,将会得到数千万的点云数据。要想显示,传输,储存或是查看建筑物的整体点云数据模型或是三角网模型,给现有的计算机技术提出了挑战。同时,很多时候,这么大量的点云数据模型给古建的保护,管理以及三维几何模型重建并对其进行形态分析等也带来了很多不便之处。因此如果通过区域分割,将平面信息提取出来,将处于同一平面的三角网格模型用平面片来表达,这会带来数据量上的很大压缩。同时通过区域分割提取出轮廓线,并对线结构进行保存,大大减少了数据量。该技术在逆向工程,文物保护和存档等方面有着重要的作用。本文首先通过网格化建立点云之间的拓扑关系,并在每一个网格内,利用距离和角度阈值对点云数据进行精简。其目的是在不改变点云数据特征的同时,提高后续点云数据处理的效率。对预处理后的数据重新进行网格划分,本文采用两种方法实现了点云的分割,即:在I·Stamos和P·K·Allen 2000年提出的算法思想的基础上,实现对平面点云的分割;利用坐标转换法,求解点云的法矢、曲率等微分几何信息,实现基于曲率、法矢等多变量的点云分割。并对分割后的数据进行分片保存。再对保存后的点云通过八叉树网格化的方法,提取边界点,利用八叉树索引的方法建立边界点云的索引号,将索引数组的点元素和个数传给DirectX绘图函数,实现点云数据边界线提取。并利用逐点前进法实现特征点的提取以及边界线的光顺。实验系统基于WindowsXP操作系统,采用高级开发语言C#、DirectX三维图形工具包进行程序设计和开发。并用Leica HDS系列三维激光扫描仪HDS4500和HDS3000扫描得到的数据为实验数据,通过多种方法解决点云数据在三维环境下的显示、几何变换等问题。在实验系统的三维操作和显示环境中,进行了点云数据的网格化,精简,分割,轮廓线提取和数据的保存,证明了算法的可行性和实验系统的实用性。

关键词：地面激光雷达点云区域分割高斯曲率平均曲率轮廓线提取