外军机载激光测深技术综述

本文较全面概述外军机载激光测深技术的实践和可行性应用情况，以及实践中应当解决的几个技术问题。     

机载激光测探系统测深误差源的研究

机载激光测深系统将成为２１世纪精细测绘海底地形和探测水下目标的高新技术设备。本论述了影响机载激光测深精度的附设误差和海水深度的测量误差两大误差源。     

机载激光浅海测深技术的现状和发展

水深测量是海洋测绘的重要内容。传统的船载多波束回声测深方法虽然具有较高的测量精度,但无法进入沿岸浅水区域和海礁密集区域。近年来,机载LiDAR的出现和发展填补了沿海浅水区域水深测量技术的空白,已成为一种快速高效的水深及海底地形探测方法。本文介绍了现有的几种有代表性的机载激光测深系统,给出了机载激光测深数据处理流程,分析了机载激光测深的关键技术,归纳并总结了该技术目前所存在的技术难点和未来的发展趋势。     

机载激光测深海面扫描轨迹计算与分析

介绍了机载激光测深技术的椭圆扫描原理,推导出在椭圆扫描方式下计算激光海面扫描轨迹的数学模型,并进行了编程模拟运算、绘图和扫描特征分析。     

多波束和机载激光测深位置归算及载体姿态影响研究

我国继研制成功多波束测深系统后,正在着手研制机载激光测深系统。本文根据以上两种测深新技术的特点,全面推导了条带式深度测量位置归算的严密计算公式及其相应的精度估算公式,在推演过程中,充分顾及了海洋测量的动态效应即载体姿态的影响。本文最后还结合我国自行研制的实际系统参数数据,对位置归算改正的量值大小进行了数值计算和精度评定。     

机载激光测深的技术装备

本文介绍了机载激光测深仪的发展历史和现状及其技术原理、特点和使用范围，并简述了激光测深仪的发展趋势，仅供广大测绘工作者参考。     

机载激光测深数据处理研究综述

水下地形测量及数据处理是海洋测绘的重要组成部分。近年,机载激光测深技术的快速发展有效减弱了传统声测深在浅水区、海岛礁附近区域等复杂地形作业的难度,是可靠的、高效的新技术手段。本文简要介绍机载激光测深的基本原理与误差来源,在此基础上详细分析机载激光测深数据后处理的关键内容。文末,结合当前机载激光测深技术的研究以及发展现状,就今后的应用前景进行了预测。     

单频机载激光测深海陆回波自动分类方法EI北大核心CSCD

海陆回波分类是机载激光测深中的一项波形预处理步骤,关系着后续信号检测和点云生成的精度。针对现有海陆回波分类方法不适用于单频机载激光测深系统且自动化程度不高的问题,本文提出一种单频机载激光测深海陆回波自动分类方法:首先,通过首末回波信号检测及点位计算获得回波的点云高程特征;然后,采用高程直方图拟合的方式确定平均水面位置,依据点云高程特征判定大部分回波的海陆属性,对余下的未定回波,仅保留其中的最强信号并统一处理为单信号回波,同时提取波形的信号特征和能量分布特征,依据点云高程特征的相似性自动建立训练样本集;最后,利用支持向量机分类器实现未定回波的分类。采用国产系统Mapper5000采集的实测数据进行试验,结果表明基于首末回波点云的初分类可快速、准确地对远离海陆交界处的回波进行分类,基于波形特征的未定回波分类可在自动建立的训练样本集支持下实现海陆交界处未定回波的高精度分类。与传统方法相比,本文方法无须近红外通道波形和人工样本的辅助就可以达到较高的分类精度,其中总体分类精度可达99.82%,海陆交界处分类精度可达91.59%。     

机载激光测深系统测深误差源的研究

机载激光测深系统将成为21世纪精细测绘海底地形和探测水下目标的高新技术设备。本文论述了影响机载激光测深精度的附设误差和海水深度的测量误差两大误差源。     

机载激光测深技术及其研究进展

水下地形测量是进行海洋科学研究的基础,也是海洋测绘的重要工作内容。近年来,机载激光测深技术的提出与应用有效地弥补了以舰船为载体的传统声学测深方法在近海浅水区作业存在的技术缺陷,也为相关工程问题的解决提供了新的技术手段。详细介绍了机载激光测深技术的基本原理与误差来源,概括与总结了国内外研究机构在系统研制及其有关算法研究方面的进展情况,并在此基础上分析了该技术在近海浅水区域的作业优势与所存在的关键性问题,以供相关研究参考。最后,结合机载激光测深技术目前的研究现状对未来该技术可能的发展方向进行了展望。     

机载激光雷达单机检校方案研究

针对目前LiDAR的精度标定环节,本文分析了激光雷达的测距原理和影响测距精度的因素后,提出了对测距精度影响较大的激光器二极管电流强度、扫描半角、扫描频率、扫描距离以及灰度值的自身误差检测方法,展示了交通标志的特殊点云图像,并以此组织了完整的检校工作,验证了该检校方法的可行性,提出了可供参考的检测注意事项,为在测量结果中加入误差校正提供了理论依据。     

亚热带森林参数的机载激光雷达估测

通过应用机载激光雷达数据,在分析云南省中部的78块样地的基础上提出2个预测森林不同生物特性的统计模型(加权平均高度的预测模型和生物量的预测模型),并讨论了预测结果及其精确性。从激光雷达数据中提取了2组变量(树冠高度变量组和植被密度变量组)作为自变量,采用逐步回归方法进行自变量选择。结果表明,激光雷达数据与森林的平均树高和地上各部分生物量有很强的相关性。对于3种不同森林类型(针叶林,阔叶林和混交林),平均树高估测均能达到比较高的精度;生物量的估测结果是针叶林优于阔叶林,混交林的生物量与激光雷达数据则没有明显相关性。最后,对回归分析的结果和影响预测精度的因素进行讨论,认为预测结果的精度可能与森林类型、激光雷达采样时间和采样密度以及坐标误差等因素有关。     

机载激光雷达测深数据处理与应用

机载激光雷达测深系统(ALB)是除声呐测深系统之外最可靠的遥感水深测量系统。随着ALB的商业化,越来越多的研究机构能够获取到水体全回波数据,对水体全回波数据的处理方法也越来越多。本文首先介绍ALB测量原理的基础上,对全波数据的预处理和波峰搜索算法进行概述,并对这些处理方法的优缺点进行总结。考虑到激光脉冲和水面、水体以及水底的作用是个复杂的过程,所以文章接着分析了影响ALB测深精度的主要因素(水深、水质和水下底质反射率),并在最后总结归纳了ALB系统在水下地物分类中的最新应用现状和未来应用的发展趋势。     

机载激光测深波形分解中LM与EM参数优化方法比较

受作业环境与扫描条件的影响,机载激光测深全波形数据处理所得的参数分量初值精度通常较低,需采用优化方法在此基础上进一步调整分量参数以提高波形分解精度。本文代表性地选取了非线性阻尼最小二乘方法(Levenberg-Marquardt,LM)和期望最大化方法(expectation-maximization,EM)两种不同的参数优化方案,针对机载激光测深全波形数据的波形分解参数优化问题,结合实测和模拟波形数据对两种优化方法在相同初值条件下的波形模拟精度、扫描条件及其响应,以及水深估计偏差等方面的特征进行了详细的对比分析,着重探讨了两种参数优化方法所得结果的准确度与稳定性,并对其主要技术特征与效果差异进行了总结。     

Analysis of systematic error influences on accuracy of airborne laser scanning altimetry

The error sources related to the laser rangefinder, GPS and INS are analyzed in details. Several coordinates systems used in airborne laser scanning are set up, and then the basic formula of system is given. This paper emphasizes on discussing the kinematic offset correction between GPS antenna phase center and laser fired point. And kinematic time delay influence on laser footprint position, the ranging errors, positioning errors, attitude errors and integration errors of the system are also explored. Finally, the result shows that the kinematic time delay can be neglected as compared with other error sources. The accuracy of the coordinates is not only influenced by the amplitude of the error, but also controlled by the operation parameters such as flight height, scanning angle amplitude and attitude magnitude of the platform.     

Analysis of systematic error influences on accuracy of airborne laser scanning altimetry

The error sources related to the laser rangefinder, GPS and INS are analyzed in details. Several coordinates systems used in airborne laser scanning are set up, and then the basic formula of system is given.This paper emphasizes on discussing the kinematic offset correction between GPS antenna phase center and laser fired point. And kinematic time delay influence on laser footprint position, the ranging errors, positioning errors, attitude errors and integration errors of the system are also explored. Finally, the result shows that thekinematic time delay can be neglected as compared with other error sources. The accuracy of the coordinates is not only influenced by the amplitude of the error, but also controlled by the operation parameters such as flight height, scanning angle amplitude and attitude magnitude of the platform.     

机载激光扫描测高中激光脚点点群分割新方法

讨论了机载激光扫描测高激光脚点点群分割的方法,提出了一种新的分割成片房屋的激光脚点点群的方法———扫描带法,并给出了新方法的算法流程。实践表明,该算法运算速度快,分割准确、可靠。     

航空激光测深仪海面和海底激光入射点分布

依据卵形扫描系统的原理,以严格的数学推导为基础,推导了海平面激光入射点坐标的计算公式及相应的优化算法。建立起了海底激光入射点坐标及该点垂直水深的严密计算模型。通过仿真试验,得出了激光镜面反射点X轴的修正量随驱动电机转角的变化趋势,单个周期的海面激光入射点分布及30个周期的激光脉冲海面重叠图和试验脉冲对应的定位角度数据。同时给出了每个测量数据对应扫描镜中心点的位置和每个激光发射时对应XYZ坐标系中坐标原点的经纬度的计算方法。     

Automatic estimation of olive tree dendrometric parameters based on airborne laser scanning data using alpha-shape and principal component analysis

The aim of this study is to present an automatic approach for olive tree dendrometric parameter estimation from airborne laser scanning (ALS) data. The proposed method is based on a unique combination of the alpha-shape algorithm applied to normalized point cloud and principal component analysis. A key issue of the alpha-shape algorithm is to define the α parameter, as it directly affects the crown delineation results. We propose to adjust this parameter based on a group of representative trees in an orchard for which the classical field measurements were performed. The best value of the α parameter is one whose correlation coefficient of dendrometric parameters between field measurements and estimated values is the highest. We determined crown diameters as principal components of ALS points representing a delineated crown. The method was applied to a test area of an olive orchard in Spain. The tree dendrometric parameters estimated from ALS data were compared with field measurements to assess the quality of the developed approach. We found the method to be equally good or even superior to previously investigated semi-automatic methods. The average error is 19% for tree height, 53% for crown base height, and 13% and 9% for the length of the longer diameter and perpendicular diameter, respectively.