基于機(jī)載LiDAR的林間道路提取方法研究.pdf

1、道路是人類交通的重要組成部分，在人類對(duì)森林的管理中起著重要的作用，林間道路的數(shù)據(jù)采集對(duì)于車輛導(dǎo)航、火災(zāi)搶險(xiǎn)、林業(yè)研究、地籍管理、GIS數(shù)據(jù)庫(kù)更新等是必不可少的數(shù)據(jù)源。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)獲取林間道路的完整信息的需求也越來(lái)越高，如何高效、準(zhǔn)確、時(shí)效的獲取林間道路信息成為了人類獲取信息的熱點(diǎn)。機(jī)載LiDAR測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，以其高效準(zhǔn)確的三維信息獲取能力和豐富的回波信息，為獲取林間道路信息打開了一扇新的大門。目前，關(guān)于機(jī)載LiDAR

2、技術(shù)的研究，主要集中在改善點(diǎn)云精度、優(yōu)化測(cè)量系統(tǒng)、對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波、建筑物的建模等等。在濾波方面，研究的成果主要適用于地形平坦的城市區(qū)域，而對(duì)地形起伏較大的森林山地地區(qū)研究較少;而對(duì)道路提取方法的研究中，比較成熟的方法是利用遙感影像對(duì)道路進(jìn)行提取，利用機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)道路的提取研究還比較少，學(xué)者們對(duì)LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)的利用還不夠全面。針對(duì)上述的多方面的因素，本文綜合利用了機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的三維信息和回波信息，以快速、準(zhǔn)確

3、、高效的獲取林間道路信息為目的進(jìn)行了一系列的研究，具體研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)概括總結(jié)了機(jī)載LiDAR技術(shù)的發(fā)展，以及國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究的進(jìn)展，介紹了機(jī)載LiDAR系統(tǒng)的組成部分、測(cè)量技術(shù)的主要原理、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要應(yīng)用領(lǐng)域。
　　(2)講解分析了現(xiàn)有的幾種經(jīng)典的點(diǎn)云濾波方法，對(duì)每種方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的評(píng)價(jià)。針對(duì)本文對(duì)林間道路信息進(jìn)行提取的目的，采用了改進(jìn)坡度的形態(tài)濾波學(xué)，該算法在漸變式多尺度形態(tài)學(xué)濾波的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，

4、使其對(duì)地形起伏較大的區(qū)域有著更好的適應(yīng)性，為位于山林地區(qū)的林間道路的提取提供了精度保證。
　　(3)基于林間道路的形態(tài)特征和支持向量機(jī)原理，提出一種從機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取林間道路的方法。首先，選取末次回波去噪、柵格化，生成數(shù)字表面模型和強(qiáng)度信息模型;然后，經(jīng)過(guò)改進(jìn)坡度的形態(tài)學(xué)濾波，得到DEM，并獲取道路潛在區(qū)域;再通過(guò)支持向量機(jī)對(duì)坡度信息進(jìn)行分類和強(qiáng)度信息的分類，得到含有少量噪聲的初始道路區(qū)域;最后，利用形態(tài)參數(shù)對(duì)初始道路