機載激光雷達測量技術理論與方法

內容概要

本書共分八章：第1章簡要介紹了機載激光雷達測量技術發(fā)展的歷史、發(fā)展現(xiàn)狀及其在各領域的應用情況；第2章介紹了機載激光雷達測量的工作原理、機載LIDAR系統(tǒng)的組成，并同傳統(tǒng)攝影測量以及InSAR進行了詳細比較；第3章詳細推導了機載激光雷達測量的幾何模型；第4章全面細致地分析了各種誤差源的形成機制及影響規(guī)律，給出了相應的誤差模型，提出了削弱系統(tǒng)誤差的方法，探討了幾種系統(tǒng)參數(shù)的測定方法，提出了分步幾何法恢復安置誤差角參數(shù)以及評定系統(tǒng)測高定位精度的方法；第5章全面系統(tǒng)地論述了機載激光雷達測量數(shù)據(jù)的濾波和分類的方法，對現(xiàn)有的各種方法進行了仔細的評價，在此基礎上，結合機載激光雷達測量數(shù)據(jù)的特點提出了基于離散激光腳點系列的“移動曲面擬合”濾波法，以及融合激光回波信號的強度信息和高程數(shù)據(jù)進行地物分類的方法；第6章提出了基于離散激光雷達數(shù)據(jù)的建筑物提取并進行三維重建的方法，建立了初步的三維城市模型；第7章介紹了LIDAR距離圖像的處理方法；第8章對機載LIDAR技術的發(fā)展前景作了展望。

作者簡介

張小紅，武漢大學教授，博士生導師。1975年8月出生于江西永豐。1993年考入武漢測繪科技大學大地系，就讀于大地測量專業(yè)。1997年畢業(yè)于武漢測繪科技大學大地測量專業(yè)，2002年獲武漢大學工學博士學位，2005年在丹麥國家空間研究中心從事博士后研究，2006年破格晉升為武漢大學教

書籍目錄

前言第1章 緒論　1.1 引言　1.2 機載激光雷達測量技術的發(fā)展與現(xiàn)狀　1.3 機載激光雷達測量技術的主要應用領域　1.4 本書的主要內容第2章 機載激光雷達測量系統(tǒng)　2.1 機載激光雷達測量系統(tǒng)組成　　2.1.1 機載激光雷達測量系統(tǒng)描述　　2.1.2 激光雷達測距系統(tǒng)　　2.1.3 動態(tài)GNSS定位　　2.1.4 INS姿態(tài)測量系統(tǒng)　　2.1.5多天線陳列GPS確定姿態(tài)　2.2 機載激光雷達測量對地定位原理　2.3 機載激光雷達測量技術的特點　2.4 機載激光雷達測量技術與其他技術手段的比較　　2.4.1 機載激光雷達與機載：LnSAR的比較　　2.4.2 機載激光雷達測量同航空攝影測量的比較 　2.5 幾種商用機載激光雷達測量系統(tǒng)簡介　2.6 機載激光雷達測量的工作流程及內業(yè)數(shù)據(jù)處理　　2.6.1 工作流程　　2.6.2 內業(yè)數(shù)據(jù)處理　2.7 本章小結第3章 機載激光雷達對地定位幾何原理　3.1 坐標系統(tǒng)　3.2 激光掃描測距　　3.2.1 測距原理　　3.2.2 掃描方式　　3.2.3 基本關系式　3.3 機載激光雷達測量的幾何模型　　3.3.1 瞬時激光束坐標系轉換到激光掃描參考坐標系　　3.3.2 激光掃描參考坐標系到慣性平臺參考坐標系　　3.3.3 慣性平臺參考坐標系到當?shù)厮絽⒖甲鴺讼怠　?.3.4 當?shù)厮絽⒖甲鴺讼档疆數(shù)卮怪眳⒖甲鴺讼怠　?.3.5 當?shù)卮怪眳⒖甲鴺讼档絎GS-84系　　3.3.6 機載激光雷達測量綜合幾何模型　3.4 機載激光雷達激光腳點位置求解實例　3.5 本章小結第4章 機載激光雷達測量誤差處理與分析　4.1 機載激光雷達測量誤差源分析　　4.1.1 誤差分類　　4.1.2 激光掃描測距誤差　　4.1.3 GPS動態(tài)定位誤差　　4.1.4 INS姿態(tài)測量誤差　　4.1.5 動態(tài)時延誤差　　4.1.6 二類高程誤差　　4.1.7 掃描角誤差　　4.1.8 激光束發(fā)散角所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差　　4.1.9 系統(tǒng)集成綜合誤差　4.2 各種誤差的定性和定量分析　　4.2.1 測距誤差　　4.2.2 瞬時掃描角誤差 　　4.2.3 系統(tǒng)安置誤差　　4.2.4 姿態(tài)測定誤差　　4.2.5 GPS動態(tài)定位誤差　　4.2.6 時間偏差　4.3 機載激光雷達各項誤差的影響規(guī)律　　4.3.1 測距誤差對激光腳點坐標的影響　　4.3.2 偏移量測定誤差對激光腳點坐標的影響　　4.3.3 系統(tǒng)安置角誤差對激光腳點坐標的影響　　4.3.4 掃描角誤差對激光腳點坐標的影響　　4.3.5 姿態(tài)測定誤差對激光腳點坐標的影響　　4.3.6 綜合評析　4.4 機載激光雷達測量系統(tǒng)檢校及消除系統(tǒng)誤差的方法　　4.4.1 內方位元素的測定　　4.4.2 消除系統(tǒng)誤差的方法　4.5 分步幾何法恢復線掃描系統(tǒng)安置角誤差　　4.5.1 側滾向安置誤差對激光腳點坐標的影響　　4.5.2 俯仰向安置誤差對激光腳點坐標的影響　　4.5.3 航向安置誤差對激光腳點坐標的影響　　4.5.4 分離安置角誤差的方法　　4.5.5 檢校的實現(xiàn)步驟 　　4.5.6 機載激光雷達測量系統(tǒng)安置誤差檢校算例 　4.6 機載激光雷達測量的精度評價　　4.6.1 高程精度評價　　4.6.2 平面精度評價　4.7 本章小結 第5章 機載激光雷達測量數(shù)據(jù)的濾波分類　5.1 引言　5.2 機載激光雷達測量數(shù)據(jù)濾波原理　5.3 國外現(xiàn)有的濾波方法綜述與評價　　5.3.1 數(shù)學形態(tài)學方法 　　5.3.2 移動窗口濾波法 　　5.3.3 迭代線性最小二乘內插法　　5.3.4 基于坡度變化的濾波算法　　5.3.5 其他濾波分類方法　　5.3.6 綜合評價 　5.4 移動曲面擬合法濾波　　5.4.1 算法原理 　　5.4.2 濾波實踐 　　5.4.3 綜合評價 　5.5 機載激光雷達測量數(shù)據(jù)分類分割　　5.5.1 數(shù)據(jù)分類分割研究現(xiàn)狀　　5.5.2 基于高程紋理的數(shù)據(jù)分割　5.6 融合激光回波信號強度和激光腳點高程進行分類　　5.6.1 反射系數(shù)與回波信號強度　　5.6.2 不同介質激光回波信號強度的標定 　　5.6.3 融合處理實例　5.7 利用激光脈沖兩次回波的高差變化進行分類　5.8 機載激光雷達測量數(shù)據(jù)濾波分類研究展望　　5.8.1 還有待于解決的問題　　5.8.2 初步設想 　5.9 本章小結第6章 機載激光雷達測量的應用實踐　6.1 引言　6.2 利用機載激光雷達測量數(shù)據(jù)重建DEM／DTM　　6.2.1 魯棒回歸法　　6.2.2 魯棒插值 　　6.2.3 線性預測濾波　6.3 利用機載激光雷達測量數(shù)據(jù)建立三維模型　　6.3.1 數(shù)據(jù)處理基本流程　　6.3.2 離散激光腳點點群分割　　6.3.3 基于離散激光腳點數(shù)據(jù)提取城市建筑物的算法及實現(xiàn)　　6.3.4 用不變矩方法重建規(guī)則房屋模型　　6.3.5 利用機載激光雷達數(shù)據(jù)建立三維城市模型　6.4 利用機載激光雷達數(shù)據(jù)估計植被參數(shù)　6.5 本章小結第7章 機載激光雷達強度和距離成像　7.1 機載激光雷達回波強度成像　7.2 機載激光雷達距離圖像的特點　7.3 距離成像　7.4 距離圖像分割　7.5 距離圖像邊緣檢測與提取　7.6 本章小結第8章 結束語　8.1 本書的主要工作和貢獻　8.2 機載LIDAR技術發(fā)展展望參考文獻

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