机载LiDAR在山区型河道地形测绘中的适用性研究

河道地形是河流保护与利用的基础支撑资料,采用传统手段测绘山区河道地形具有作业风险高、难度大、效率低等不足,采用航测手段则具有高程精度低、植被覆盖地面信息无法获取等不足。机载LiDAR具有较强的植被穿透性,结合影像与激光的优势,可以很好解决以往山区河道地形作业方式的不足。与其他作业区域相比,地形坡度、植被覆盖度会影响机载LiDAR在山区河道地形测绘中的作业精度。为研究机载LiDAR在山区型河道地形测绘中的适用性,首次提出了按地形类别、地表覆盖物对典型山区河段进行机载LiDAR植被穿透性、作业精度研究。研究结果表明:(1)机载LiDAR获取影像平面精度优于点云,可充分结合影像平面精度高、激光点云高程精度高及丰富地表信息表达方式的优势;(2)机载LiDAR具有良好的植被穿透性;(3)点云高程精度受地形坡度、植被覆盖率影响,坡度越大、植被越密集,精度越低;(4)点云等高线由不经抽稀的点云生成,等高线精度与点云精度接近;(5)机载LiDAR在在山区型河道地形测绘具有较好的适用性。     

基于TIN的LiDAR地面点云数据简化方法研究

机载LiDAR点云数据的简化虽属数据辅助处理的范畴,但对提高庞大点云数据后处理效率起着重要作用.将TIN迭代加密方法引入机载LiDAR地面点云数据简化中；对平坦地形直接简化,对复杂地形则提取山谷线、山脊线,将获得的特征点作为种子点加入TIN加密迭代简化方法中.实验证明,该方法能够在保证数据精度的前提下,简化点云数据.     

LiDAR测量技术在高陂水利枢纽工程中的应用

水利枢纽工程通常具有范围大、地形复杂等特点,应用机载激光雷达(LiDAR)测量技术能快速获取大面积目标空间信息,提高测量效率。机载激光测量(LiDAR)技术是直接采集并获取数码影像数据和激光点云数据,在此基础上经过后期加工和处理,得到DSM、DEM、DOM等数据产品的测量技术,在一些相关专业软件的辅助下,还可以其制作其他数据产品,如三维电子沙盘,生成测区三维景观,可以大大提高水利设计的直观度。     

基于LiDAR技术的单个建筑物信息提取研究

利用机载激光雷达测量（LiDAR）等先进的遥测技术辅助进行洪水灾害的预警、评估和灾后重建是目前水利研究的热点。首先介绍了建筑物信息提取的主要方法,提出了基于机载LiDAR技术对单个建筑物信息进行提取的方法。利用LiDAR点云得到nDSM,并借助ArcGIS软件获取建筑的高度和面积信息,并对如何提高精度进行了分析和评价。结果表明,该方法能够满足精度要求,对于建筑物洪水灾害评估有重要的意义。     

机载LiDAR测量技术在潮间带测量中的应用

弄清潮间带地形对于开发和利用滩涂具有基础支撑作用,但受潮间带淤泥质底质、涨潮时浅水覆盖和部分区域植被覆盖等因素的影响,利用现有的地形测量方法获得滩涂地形信息十分困难。为此,提出了利用机载激光(LiDAR)在潮间带开展地形测量的新方法。首先,给出了机载激光在滩涂干出部分的地形测量原理,并将机载激光测量系统应用于启东潮间带地形测量,取得了优于10 cm的地形高程测量精度;然后,介绍了机载激光在潮间带浅水深地形测量的原理,并分析了我国机载LiDAR测深的发展现状,列举了机载激光测深系统应用于水深测量的案例。研究结果表明,机载激光是获取潮间带地形的一种有效手段。     

基于机载LiDAR数据的输电铁塔建模方法研究

输电线路铁塔建模作为电力设备检测和管理的重要基础,具有巨大的实际应用价值。传统的量测与制作手段存在周期长、人力和财力耗费大的不足。机载LiDAR系统的出现使快速高效的铁塔建模成为可能。提出了一种基于机载LiDAR数据的铁塔建模方法,通过检测电力线对的连接点提取铁塔,建立三维空间格网,并利用二值图像轮廓跟踪的思想跟踪三维线结构,由此完成铁塔建模。实验结果证明,该方法基本达到建模需求,取得了较好效果,只需少量人工修饰便可得到高精度的三维模型。     

低空机载LiDAR水面点云自适应分类算法研究

水陆点云分类是DTM生成、河流岸线提取等低空机载LiDAR应用领域面临的新问题,然而在岸滩等复杂扫描场景中,水陆点云的准确分类是一个公认的难题。在分析目前点云分类存在的缺陷基础上,提出了一种多元特征统计的自适应水陆LiDAR点云分类算法,该算法通过分析低空机载LiDAR水面点云的特点,针对性地设计了点云坡度、密度特征描述子;引入贝叶斯定理,建立了高程、坡度、密度隶属度函数;通过水、陆独立样本的t检验,确定隶属度函数的自适应权重;最终得到一个多元特征统计的分类模型,并基于训练样本的概率密度统计,确定了模型的自适应分类阈值。典型应用实例表明,在存在岸滩、内陆平地等复杂地形条件下,新算法都能达到99%以上的水陆点云分类精度。     

应用于基础测绘的机载LiDAR高程精度方法研究

机载LiDAR是近些年发展起来的一种主动式对地观测新技术,代表着高效获取空间数据的发展方向。该技术在三维空间信息的实时获取方面取得了重大突破,为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一种全新的技术手段。它具有自动化程度高、受天气影响小、数据生产周期短、精度高等特点。本文以实验区为基础,通过神经网络算法,提高了机载LiDAR测高数据的精度,并对实验区内数据进行具体分析,得出一些有益的结论。     

基于特征差异的机载LiDAR侵蚀沟点云分割方法

为克服数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)提取侵蚀沟特征的局限性,提出一种基于机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)点云的不同尺度下的表面特征差异侵蚀沟点云分割方法。该方法首先对侵蚀沟点云进行特征分析,在对点云预处理的基础上,基于不同尺度获取点云表面特征差异,再结合曲率阈值方法分割得到初始侵蚀沟,最后基于聚类分析得到侵蚀沟点云。试验结果表明,该方法能够精确地从机载LiDAR点云中分割得到侵蚀沟,为侵蚀沟的定量评价提供了一种新思路。     

机载LiDAR数据的电力塔建模方法研究

电力塔作为电力传输中的重要设备,以及电力设备检测和管理的重要支持,其提取与可视化建模具有巨大的实际应用价值。在此方面,传统的量测与制作手段存在周期长、人力和财力耗费大的不足。机载LiDAR系统作为一种主动式的测量传感器在近十几年来取了快速的发展,其获取的高精度、高密度的三维点云使得快速高效的电力塔建模成为可能。提出了一种基于机载LiDAR点云数据的电力塔建模方法,其通过检测电力线对的连接点定位和提取电力塔,通过建立三维空间格网、利用二值图像轮廓跟踪的方法跟踪三维线结构,并由三维空间线特征建成电力塔三维模型。实验证明：此方法所建立的模型完整度高,能够保留点云所描述的三维空间位置以及拓扑特征,是可行和有效的。该成果可以有效地应用于电力设备管理与监测以及数字城市等可视化系统。     

基于PTD和改进曲面拟合的高山区水电工程机载激光雷达点云滤波方法

针对高山区水电工程区域地形起伏大、植被茂密且存在部分建筑物,在提取这些区域地形时机载LiDAR点云滤波方法存在精度不高的问题,提出了一种综合点云回波特性、渐进三角网加密(PTD)算法、改进的曲面拟合算法和地面点精细化处理的山地点云滤波方法。该方法在对机载激光雷达(LiDAR)点云数据去噪的基础上,先利用植被点云的回波特性去除部分植被点,再使用PTD算法进行两次迭代计算获取部分地面点集合,然后将得到的部分地面点集合作为改进的曲面拟合算法的种子点进行格网区域化的曲面拟合来获取原始点云数据中的地面点,最后通过点云的精细化处理去除地面点中夹杂的低矮植被点,以此获得最终的地面点集合。选取DJI-M600搭载HS-600的机载LiDAR测量系统实测数据进行试验,并将提出的滤波方法与PTD算法、曲面拟合滤波算法、区域生长滤波算法和形态学滤波算法进行横向对比,通过点云误分率对滤波方法进行评价。结果表明,与其他4种方法相比,基于PTD和改进曲面拟合的滤波算法的第Ⅰ类误差、第Ⅱ类误差和总误差的最大减小幅度分别为6.25%、1.82%和2.93%,更适用于高山区水电工程机载LiDAR点云数据的滤波处理。     

机载激光雷达数据处理质量控制与解决方案探讨

随着机载激光雷达技术的迅速发展,其数据处理已经成为整个生产过程的一个重要环节。文章就激光雷达数据处理过程中的GPS差分解算、坐标转换、点云数据分类、影像连接点、最终产品等的质量控制与解决方案进行分析和探讨。     

Mapping river floodplain ecotopes by segmentation of spectral (CASI) and structural (LiDAR) remote sensing data

Floodplain land cover maps are important tools for river management and ecological assessment. These maps have to be revised regularly due to the dynamic nature of floodplains. Automation of the mapping process cuts the map processing time and can increase overall accuracy. Manual delineation and classification of vegetation is based on colour, contrasts (texture) and often‐stereoscopic view of aerial images. In this study, this is mimicked by the simultaneous use of both structural light detection and ranging (LiDAR) and compact airborne spectral imager (CASI) remote sensing data in an image segmentation routine fractal net evolution approach (FNEA). The segmentation results are tested against manually delineated ecotopes. Ecotope delineation improves when LiDAR and CASI are used simultaneously; the combination significantly lowers the number of segmented objects needed to accurately map ecotopes. Overall map accuracy of the LiDAR and CASI combination is 8–19% higher than single CASI and LiDAR, respectively. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

机载激光雷达技术在乌龙山抽水蓄能电站工程测量中的应用

基于水利工程测量中采用传统航空摄影测量存在像控点布设困难、影像间不易匹配、项目周期长等问题,针对水利水电常见的作业环境和激光点云数据自身的特点,结合乌龙山抽水蓄能电站工程测量项目,介绍了机载激光雷达技术结合传统摄影测量技术在高密度植被覆盖区域的地形测绘应用情况,重点介绍了机载激光雷达点云数据的分类方法,从数据获取、预处理,点云滤波分类、空三加密到成图的每一个环节,实现高密度植被覆盖区域地表信息的提取和测绘成图。通过数据精度的分析,证明机载激光雷达技术相比传统摄影测量与人工测量等测绘手段在复杂植被等困难区域测量方面有较大的优势,在未来水利水电工程测绘领域具有广阔的应用前景。     

Using airborne scanning laser altimetry (LiDAR) to estimate surface connectivity of floodplain water bodies

This study tested the applicability of airborne scanning laser altimetry (LiDAR) for characterizing surface connectivity of floodplain water bodies by comparing it with in situ measurements of water levels, and examined whether LiDAR derived data accurately predicted the occurrence of globally imperilled unionid mussels. We intensively examined 10 isolated and 3 connected floodplain water bodies (IWBs and CWBs, respectively) located within a 15‐km lowland segment of the Kiso River in Japan. Using a digital elevation model (DEM) of floodplain ground surface, which is derived from LiDAR, and water surface DEM, which is obtained from records of water level fluctuations, the frequency of surface connectivity between IWBs and the main channel (inundation frequency) was calculated. Inundation frequency of IWBs was also measured in situ using water level and temperature probes. Also, the occurrence of mussels in CWBs and IWBs were examined. LiDAR derived data well predicted in situ derived one with a high level of accuracy (r² > 0.77), validating the LiDAR‐based approach. Some errors existed in the predictive model, indicating that the applicability of LiDAR data is limited by its spatial resolution and snapshot nature. The occurrence of mussels was positively explained by an increasing level of inundation frequency, and the high accuracies of empirical models were validated using data for other 67 water bodies within the study segment. This study overall demonstrated a high potential of LiDAR data for efficiently monitoring hydrological and biological conditions of floodplain water bodies in the Kiso River and beyond. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

“代建制”在某水电站复建公路建设中的应用

目前,水电站蓄水造成的公路、集镇等淹没复建项目一般由地方政府负责进行。但是大型水电站涉及的复建工程投资规模巨大、工期紧张,为保证复建工程不成为电站蓄水发电的制约因素,在某流域梯级大型水电站库区复建工程中,项目业主采取＂代建制＂对建设难度大的公路项目进行了复建,通过科学合理的组织实施,很好地保证了电站的按期蓄水发电。本文对此加以介绍。     

大口径预应力钢简混凝土管道的顶管施工

禹门口提水东扩工程中，预应力钢筒混凝土主管线从公路下面穿越的工程有13处，它们采用项管法进行施工。文中叙述了其主要施工方法，包括测量放线、工作坑的开挖、顶进设备的安装、主要施工工艺步骤、工程质量控制。