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机载LiDAR系统检校与应用探索分析

作　者: 李世明
导　师: 米鸿燕
学　校: 昆明理工大学
专　业: 测绘工程
关键词: 机载LiDAR系统系统集成误差检校应用分析数据处理
分类号: P231
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
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内容摘要

本文基于国产高精度轻小型航空遥感系统SW-LiDAR的研发、集成、检校的相关理论研究与经验,对机载LiDAR系统的相关关键技术进行了研究。主要包括机载LiDAR系统的集成原理与实现、系统中各部件的单机及集成误差的检校理论与实现方法的研究、以及系统新技术在实际工程中应用的探索。结合实际工程实践,对SW-LiDAR系统的功能、优缺点以及新技术应用的开发进行了总结和探索。本文的主要内容如下：1、机载LiDAR系统集成理论与实现。对机载LiDAR系统的组成单元进行了分析,介绍了整体系统的集成思路,并对组成系统的各部件的功能特性、具体要求等相关理论进行了研究探讨,且介绍了部分系统集成的核心技术。2、全面的机载LiDAR系统检校理论。机载LiDAR作为国内的新技术及新研发设备,暂缺乏一套全面整体的检校理论支持。本文研究了机载LiDAR系统主要部件的单机检校理论和方法,并研究了系统集成后所产生的集成误差的检校理论与方法,是理论介绍较为全面、方法验证了可行性的一套检校理论。3、机载LiDAR系统技术应用的探索。机载LiDAR代表着一种新兴测量技术,即综合了大地测量式的数据获取方法与具有摄影测量与遥感技术特性的测绘新型解决方案。因技术及设备较新,较为缺乏相关软件支持,且缺乏足够数量的实际工程项目支撑,许多理论上具有可行性的测绘技术方案需要实际检验和探索。本文结合实际工程项目应用,探索了利用激光点云数据生成大比例尺高精度数字线划图(DLG)和河道断面图的应用研究,取得了一定的研究成果,验证了激光数据在测绘应用中的可行性,且为相关软件与技术的开发提供了第一手资料。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
1 绪论  9-13
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 发展与现状  10-11
    1.2.1 国外LiDAR技术发展现状  10-11
    1.2.2 国内LiDAR技术发展现状  11
  1.3 本文研究内容及安排  11-13
2 机载LiDAR系统集成  13-28
  2.1 系统集成原理  13-14
  2.2 系统组成  14-22
    2.2.1 定位定姿系统(POS)  15-18
    2.2.2 机载激光扫描测量仪  18-20
    2.2.3 集成高分辨率航空数码相机  20-21
    2.2.4 中央控制系统及相关数据后处理软件支持  21
    2.2.5 飞行载体  21-22
  2.3 系统集成关键技术分析  22-26
    2.3.1 GPS精密单点定位技术  22-23
    2.3.2 时间同步、控制原理  23-24
    2.3.3 基于GPS的相机精密定点曝光技术  24-26
  2.4 LiDAR技术的优势与不足  26-28
3 机载LiDAR系统检校原理与实验分析  28-62
  3.1 CCD相机单机检校  28-36
    3.1.1 相机检校理论  29-32
    3.1.2 检校实验分析  32-36
  3.2 激光单机检校  36-47
    3.2.1 测距误差检校  36-42
    3.2.2 测角误差检校  42-47
  3.3 相机与POS集成误差检校  47-51
    3.3.1 检校原理  48-49
    3.3.2 检校实验  49-50
    3.3.3 结果与精度分析  50-51
  3.4 激光与POS集成误差检校  51-61
    3.4.1 激光集成检校原理  51-57
    3.4.2 检校实验  57-60
    3.4.3 结果分析  60-61
  3.5 时间同步误差分析  61-62
4 机载LiDAR系统数据处理与应用探索  62-95
  4.1 机载激光雷达数据特性及数据处理流程  62-67
    4.1.1 点云数据特征  62-64
    4.1.2 机载LiDAR系统数据处理流程  64-66
    4.1.3 机载LiDAR系统数据滤波分类原理及方法介绍  66-67
  4.2 机载LiDAR系统新技术应用探索(以平顶山湛河航飞断面为例)  67-93
    4.2.1 测区概况  68
    4.2.2 仪器设备准备及主要工作思路  68-69
    4.2.3 测区航线设计及航飞数据采集  69-78
    4.2.4 数据预处理  78-82
    4.2.5 1：1000地形线划图的生成  82-87
    4.2.6 断面图的获取  87-91
    4.2.7 数字正射影像(DOM)的获取  91-93
  4.3 应用实例总结  93-95
5 总结与展望  95-97
  5.1 本文的研究总结  95
  5.2 展望  95-97
致谢  97-98
参考文献  98-101
攻读硕士期间的主要科研工作  101

机载LiDAR系统检校与应用探索分析

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