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多级移动曲面拟合的自适应阈值点云滤波方法

测绘学报 2018年第2期47卷 153-160页

作者：朱笑笑王成习晓环王濮田新光杨学博中国科学院遥感与数字地球研究所中科院数字地球重点实验室北京100049 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 太原市建筑设计勘测中心山西太原030000

为了提高机载激光雷达点云滤波算法的精度、效率以及自适应性,提出了一种多级移动曲面拟合的自适应阈值点云滤波方法。首先,对点云数据进行预处理即剔除粗差,然后通过格网化分割建立格网索引,利用每个格网的邻域格网中的最低点建立曲面... 详细信息

为了提高机载激光雷达点云滤波算法的精度、效率以及自适应性,提出了一种多级移动曲面拟合的自适应阈值点云滤波方法。首先,对点云数据进行预处理即剔除粗差,然后通过格网化分割建立格网索引,利用每个格网的邻域格网中的最低点建立曲面方程,计算真实高程与拟合高程的差值并设置自适应性阈值进行滤波,最后采用多级滤波策略,即逐级改变格网大小并自动设置邻域和阈值,直到滤波结果达到精度要求。使用国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)提供的测试数据对算法进行验证,第1、2类误差和总误差平均值分别为7.33%、10.64%、6.34%。将该算法与ISPRS公布的8大经典滤波算法进行比较,结果表明该方法的适应性强,滤波结果具有较高的准确性。

关键词：点云数据格网化移动曲面邻域大小多级滤波曲面拟合

一种基于自适应移动曲面法的无人机三维点云孔洞修补

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江西科学 2018年第1期36卷 156-160页

作者：甘洋罗路长东华理工大学测绘工程学院南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室东华理工大学南昌330013

针对无人机影像构建的三维模型中建筑物边角处存在孔洞的问题,提出一种基于移动曲面法的孔洞修补方法。首先,利用Delaunay三角构网识别出孔洞区域边界,然后通过分级扇形确定自适应邻域范围,最后根据相邻点云的信息采用自适应移动曲面法... 详细信息

针对无人机影像构建的三维模型中建筑物边角处存在孔洞的问题,提出一种基于移动曲面法的孔洞修补方法。首先,利用Delaunay三角构网识别出孔洞区域边界,然后通过分级扇形确定自适应邻域范围,最后根据相邻点云的信息采用自适应移动曲面法插值得到缺损处点值,进行曲面拟合,从而达到修复孔洞的目的。实验结果表明该方法修补后的建筑物可有效恢复孔洞区域的空间结构,相比传统的移动曲面法,孔洞修复效果更优,能满足后续建模的需要。

关键词：三维孔洞 Delaunay三角网移动曲面自适应孔洞修复

基于移动曲面拟合与抗差估计的DEM数据粗差剔除

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测绘科学与工程 2011年第4期31卷 53-56页

作者：赵春川李桐林尚鑫鹏 78155部队

粗差作为影响精度的重要因素，其存在会造成DEM空间上的严重扭曲，有时能导致DEM及其产品严重失真，甚至完全不能使用。本文在对现有的粗差探测算法分析的基础上，提出了一种新型的适用于规则格网DEM粗差探测算法，并采用模拟DEM数据和... 详细信息

粗差作为影响精度的重要因素，其存在会造成DEM空间上的严重扭曲，有时能导致DEM及其产品严重失真，甚至完全不能使用。本文在对现有的粗差探测算法分析的基础上，提出了一种新型的适用于规则格网DEM粗差探测算法，并采用模拟DEM数据和实测DEM数据对该算法进行检验。试验结果表明，本文算法能够有效探测DEM数据中的粗差。

关键词：数字高程模型粗差移动曲面抗差估计最小二乘

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基于多级种子点优化的移动曲面滤波算法

激光与光电子学进展 2020年第17期57卷 266-273页

作者：朱磊邓兴升邢承滨徐康长沙理工大学公路工程教育部重点实验室湖南长沙410114

针对移动曲面滤波算法的种子点粗差问题,提出了一种基于多级种子点优化的移动曲面滤波算法。首先直接剔除雷达点云数据中的异常值。然后通过格网化建立格网索引,并将点云数据分为两级格网,确定一级格网的种子点,利用一级种子点对二级备... 详细信息

针对移动曲面滤波算法的种子点粗差问题,提出了一种基于多级种子点优化的移动曲面滤波算法。首先直接剔除雷达点云数据中的异常值。然后通过格网化建立格网索引,并将点云数据分为两级格网,确定一级格网的种子点,利用一级种子点对二级备选种子点进行筛选。当种子点数量达不到要求时,以一级种子点为参考点进行种子点的表面生长。最后利用选取的种子点进行曲面拟合,计算雷达点云数据真实高程和拟合高程的高差,并采用顾及地形起伏的自适应高差阈值判断地面点和非地面点。与经典滤波算法比较,结果表明该滤波算法能有效减少三类误差。Ⅰ类误差、Ⅱ类误差、总误差精度的平均值分别提高7.30%、4.67%、5.57%。同时将该算法与国际摄影测量与遥感学会公布的8种算法进行比较,结果表明该方法具有较高的精度,自适应性强。

关键词：遥感雷达点云多级种子点移动曲面滤波自适应高差阈值

利用层次聚类对移动曲面拟合滤波算法快速分类的研究

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测绘工程 2021年第3期30卷 32-40页

作者：唐菓邢承滨朱磊邓兴升丁美青长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410004

经典移动曲面滤波算法由于算法简练,适用范围广泛且滤波效果较好,适用于多种地形。但是传统移动曲面滤波方法存在较多缺陷,如计算阈值参数难以确定、各个格网间阈值参数缺少相关性、分类主要依据高差阈值及水平距离相关性较小等缺点。... 详细信息

经典移动曲面滤波算法由于算法简练,适用范围广泛且滤波效果较好,适用于多种地形。但是传统移动曲面滤波方法存在较多缺陷,如计算阈值参数难以确定、各个格网间阈值参数缺少相关性、分类主要依据高差阈值及水平距离相关性较小等缺点。文中提出层次聚类算法,将三维地形转换为二维平面,利用相邻点水平距离和高差构建数据集,进行聚类判断点云的属性,采用ISPRS提供的15组样本,定性和定量分析本算法的滤波精度。为验证本聚类算法的优越性和科学性,同时与改进型移动曲面和PTD滤波算法进行精度对比,充分说明本算法相较于其他算法的优越性和高效性。

关键词： LiDAR 移动曲面层次聚类滤波并项

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机载LiDAR点云自适应滤波算法

测绘科学技术学报 2021年第2期38卷 142-147页

作者：吉雨田张春亢尹耀贵州大学矿业学院贵州贵阳550025

针对传统移动曲面拟合滤波算法难以使用单一且具有自适应性阈值滤波的问题,提出一种改进自适应阈值滤波算法。首先将点云格网化,利用混合最小二乘曲面拟合对多级移动曲面滤波算法进行部分优化;其次利用离散点云数据分布特征计算一级滤... 详细信息

针对传统移动曲面拟合滤波算法难以使用单一且具有自适应性阈值滤波的问题,提出一种改进自适应阈值滤波算法。首先将点云格网化,利用混合最小二乘曲面拟合对多级移动曲面滤波算法进行部分优化;其次利用离散点云数据分布特征计算一级滤波阈值;最后计算格网中最大真实高程值与最小真实高程值之差,利用曲率极限点为该值设定一个自适应系数,对滤波阈值算法进行自适应改进后二级滤波。实验采用国际摄影测量和遥感学会(ISPRS)公布的激光雷达数据集验证算法,结果表明,该算法滤波总误差平均值达到6.26%,连续地形滤波总误差达到4%以下,可以较精确地区分地面点与地物点,精确度较高且适应性较强。

关键词：机载LiDAR 点云滤波移动曲面混合最小二乘自适应阈值

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工程GPS数据的实用处理技术与方法研究

工程GPS数据的实用处理技术与方法研究

作者：缪祥柱昆明理工大学

学位级别：硕士

GPS卫星定位技术在测绘领域得到了广泛应用,GPS技术的发展导致了测绘行业一场深刻的技术革命。随着GPS技术的广泛应用,国内外开展了大量工程GPS数据处理的研究工作,也涌现出了很多GPS工程数据处理软件。但目前的一些方法及软件在实际工... 详细信息

GPS卫星定位技术在测绘领域得到了广泛应用,GPS技术的发展导致了测绘行业一场深刻的技术革命。随着GPS技术的广泛应用,国内外开展了大量工程GPS数据处理的研究工作,也涌现出了很多GPS工程数据处理软件。但目前的一些方法及软件在实际工程应用中也有它欠缺和不完善的地方,不能很好的处理在GPS工程中实际遇到的情况和问题。本论文分析了现有的GPS数据处理方法及软件在具体GPS工程应用中的不足,探讨了适合于工程GPS的实用数据处理方法,主要有以下几点：1、基线处理是GPS数据处理的重要环节,基线解算质量及基线质量的检核对GPS定位结果有很大影响。论文介绍了基线解算的模式,探讨了影响基线解算质量的因素,以及减弱这些影响因素的措施;探讨了基线质量的评价指标,分析了现有软件(以TGO软件为例)在基线质量检核方面的不足,并用程序实现了基线质量的自动检核,方便了工程的实际应用。2、GPS网约束平差时,若起算点数据存在粗差,约束平差后该网的成果精度会急剧下降。因此,在对区域性GPS控制网约束平差前必须对约束的起算点进行兼容性分析,本文探讨了几种检核GPS平差起算数据兼容性的方法,并用实例进行了验证。3、进行了GPS高程拟合模型的优选与比较,得出了二次移动曲面模型拟合精度较高的结论,并分析了其拟合精度高的原因。4、研究了基于二次移动曲面模型及图形界面进行GPS高程拟合时的最佳分区拟合方法,得出一些结论：(1)利用二次移动曲面进行GPS高程拟合时有必要进行分区拟合,也即有必要选择最佳拟合半径(窗口)。(2)最佳的拟合方法是单独对每个待拟合点选择其最佳拟合半径(窗口),且保证待拟合点周围有足够的联测水准点,使待拟合点处在拟合窗口的中心位置。5、基于现有GPS数据处理软件在GPS高程拟合方面的不足：拟合模型单一以及大多没有图形拟合界面等,利用vb结合MapObjects,以移动曲面法为核心算法,开发出了基于图形界面,适合于工程实际应用的GPS高程拟合系统,方便了用户。

关键词： GPS 基线质量粗差 GPS水准分区拟合移动曲面 MapObjects

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GPS高程拟合在公路工程测量中的应用

GPS高程拟合在公路工程测量中的应用

作者：张利长安大学

学位级别：硕士

GPS提供的三维坐标包含了观测点的精确的平面坐标和大地高，而我国规定将正常高作为统一的高程系统。因此，如何利用GPS测得的大地高简单有效的获取我们所需要的正常高，实现GPS真正意义上的三维坐标定位成为人们关注和研究的重点。 ... 详细信息

GPS提供的三维坐标包含了观测点的精确的平面坐标和大地高，而我国规定将正常高作为统一的高程系统。因此，如何利用GPS测得的大地高简单有效的获取我们所需要的正常高，实现GPS真正意义上的三维坐标定位成为人们关注和研究的重点。本文介绍了GPS高程拟合相关的一些基本概念如：大地高、正常高、高程异常等;详细的阐述了GPS技术在公路工程、桥梁与隧道工程中应用的情况和特点;全面分析了GPS高程转换问题的现状和发展。目前，进行GPS高程转换的方法都是采用数学模型拟合法，比如三次样条拟合法、多项式曲线拟合法、多项式曲面拟合法以及移动曲面拟合法，而对于GPS高程转换的研究还出现了神经网络法、结合重力测量数据转换等的新方法。工程中常用的高程拟合方法，如多项式曲线拟合法，在公路工程这种带状地形中采用此方法拟合似大地水准面时，由于纵向跨度大，地形变化复杂而使高程异常变化也复杂，从而使削高补低的误差增大。而三次样条曲线拟合和移动曲面拟合就比较适合于带状地形的高程异常拟合，尤其纵向跨度较长时，可以有效解决整体拟合精度低，分段拟合分段点不连续的问题。在这两种方法中，三次样条拟合也有一些自身的缺点，如当横向跨度大时，三次样条拟合法就会出项较大的误差。本文结合工程实例数据对两种方法作了分析比较，通过拟合结果得知当纵横向跨度较小，地形变化平缓时，两种拟合方法都可以达到三等水准的精度，而当测区较大，地形变化复杂时，三次样条拟合法将不再适用，而移动曲面拟合法则可以达到等外水准的要求，满足不同等级公路工程、桥梁工程和隧道工程的需要。最后利用Visual C++语言编写了集成三次样条曲线拟合和移动曲面拟合法的GPS高程转换软件，很大程度的方便了GPS高程拟合的进行。

关键词：正常高大地高高程拟合公路三次样条移动曲面

基于地形模拟的机载LiDAR点云数据滤波算法研究

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基于地形模拟的机载LiDAR点云数据滤波算法研究

作者：朱磊长沙理工大学

学位级别：硕士

机载激光雷达（Airborne Light Detection And Ranging）是近几十年来迅速发展的一种主动式航空遥感对地观测技术,可以获得大范围、高密度、高精度的地表三维信息。虽然机载激光雷达（LIDAR）的硬件设备已相当成熟,但是其后续LIDAR点云... 详细信息

机载激光雷达（Airborne Light Detection And Ranging）是近几十年来迅速发展的一种主动式航空遥感对地观测技术,可以获得大范围、高密度、高精度的地表三维信息。虽然机载激光雷达（LIDAR）的硬件设备已相当成熟,但是其后续LIDAR点云数据处理的理论方法还仍处于研究阶段,许多问题尚未解决。点云滤波即地面点的提取,是机载LIDAR数据处理的关键步骤,也是后续地物分类的前提与基础,因此点云滤波是机载LIDAR数据处理的关键问题之一。传统滤波算法都是要根据先验条件和经验来设置滤波参数,参数较模糊、不确定。不同地形特征的最佳滤波参数不一样,同一滤波参数对不同地形的滤波效果差异明显且难以满足自适应要求。本文通过分析机载LIDAR点云数据的结构特点,深入研究了传统滤波算法并分析了传统滤波算法在滤波过程中的主要问题,为后续滤波算法的改进提供理论基础。针对上述问题,本文的主要研究工作如下:（1）简要介绍了机载LIDAR系统的构成及原理,总结了机载LIDAR点云数据滤波算法难点问题与研究现状,并深入研究了基于地形模拟的机载LiDAR点云滤波算法。（2）针对经典渐进不规则三角网致密化（Progressive TIN Densification）滤波算法的格网参数阈值需根据经验阈值人为设定问题,提出了一种基于等值线的PTD滤波格网参数确定方法。利用不规则三角网生成的等值线,通过等值线的连续性、闭合性,根据建筑物同一边缘区域的明显高差来确定最大建筑面积与格网具体参数阈值,再根据该参数进行点云组织。相关试验表明,优化后的PTD滤波算法对于具有建筑物的复杂地形有着更好的滤波效果。（3）针对经典移动曲面滤波算法种子点粗差问题,提出了一种基于多级种子点优化的移动曲面滤波算法。首先格网化建立格网索引将点云数据分为两级格网,确定一级种子点,利用一级种子点对二级备选种子点进行筛选。当种子点数量达不到要求时,以一级种子点为参考点进行种子点的表面生长。最后利用选取的种子点进行曲面拟合,计算雷达点云数据真实高程和拟合高程的高差,并采用顾及地形起伏的自适应高差阈值判断地面点和非地面点。与经典滤波算法比较,结果表明该滤波算法能有效减少三类误差,具有更高的精度,改善了自适应性能力。

关键词：机载激光雷达点云数据点云滤波种子点 PTD 移动曲面格网化