论文题目：基于LIDAR技术的农村地籍测量与快速成图研究
摘要：激光雷达（LIDAR,Light Detection and Ranging）作为一种可以高效获取各类空间地理数据的手段,它利用发射激光对地物进行扫描的测量的方式,可以对物体三维空间信息进行快速的采集,为建立地籍要素的二维或三维图提供了一种全新的测量手段。同时,LIDAR技术具有扫描速度快、精度高、对环境要求低等一系列特点,解决了传统地籍测量中工作效率低、劳动强度大等问题,并为农村地籍测量的快速完成提供了技术依据。本文为了进一步加快推进农村地籍调查,提高农村地籍测量的效率与质量,以新疆维吾尔自治区霍城县三宫回族乡为研究区,根据农村居民点的分布特点,首次尝试采用吊车搭载RIEGL VZ—1000激光雷达扫描仪进行固定式扫描来获得点云数据。然后,通过区域增长算法的基本思想所构建的TIN模型的原始点云建筑物自动提取算法实现了建筑物的自动提取,再使用Alpha-Shapes算法对建筑物顶面轮廓进行自动矢量化,从而生成实时的农村地区的二维地籍底图。研究结果验证了采用吊车搭载LIDAR进行农村地籍测量和所提出算法的可行性,加快了地籍成图与权属调查的效率,实现了基于激光点云数据生成地籍图的半自动化。本文研究内容与结论如下:（1）首次尝试在农村地区使用三维激光雷达扫描仪进行地籍测量,并根据新疆农村地区的地理环境特点,采用吊车搭载扫描仪进行扫描,克服了传统地籍测量中工作效率低、劳动强度大等问题,提高了地籍成图与权属调查的效率。（2）在建筑物自动提取方面,本算法通过构建模型建立点云之间的空间关系,采用区域生长的思想对点云进行分割,生成内部均值的对象,然后根据对象的高程与方差设定阈值,剔除非建筑物点,留下建筑物点,完成建筑物提取。经过对三类不同类型建筑物进行提取研究证明了该算法的可行性。（3）在对点云数据矢量化方面,使用Alpha-Shapes算法进行建筑物点集追踪建筑物轮廓线,取得很好的效果。算法具有一定的自适应性,研究了不同a值与不同点密度不同尺寸和形状的建筑物轮廓线提取的关系,很好的解决了凹型建筑物轮廓线提取的问题;并且还实现了追踪提取建筑物内部突出物的轮廓线,很好的解决了较复杂的建筑物轮廓线矢量化问题。
关键词：LIDAR;农村地籍测量;不规则三角网;Alpha-Shapes算法
学科专业：理学 地理学
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 LIDAR技术的发展现状
1.2.2 点云数据建筑物提取研究现状
1.3 技术路线
1.4 论文组织结构
第二章 LIDAR技术工作原理与优势分析
2.1 LIDAR系统
2.1.1 LIDAR系统分类
2.1.2 LIDAR系统特点
2.2 LIDAR技术测量原理
2.2.1 测距原理
2.2.2 扫描原理
2.2.3 定向原理
2.3 点云数据的特点
2.4 点云数据的预处理
2.4.1 误差校正
2.4.2 数据去噪
2.4.3 数据拼接
2.5 LIDAR技术的与其他测量技术的比较
2.5.1 LIDAR技术与单点采集数据的仪器相比
2.5.2 LIDAR技术与航空摄影测量比较
2.6 本章小结
第三章 点云数据获取与预处理
3.1 RIEGL VZ-1000 及其测量原理
3.2 测区概况
3.3 前期准备
3.3.1 仪器设备准备
3.3.2 站点及路线准备
3.4 点云数据获取
3.5 点云数据预处理
3.6 本章小结
第四章 点云数据的建筑物自动提取算法
4.1 典型算法与评价
4.1.1 基于离散点的建筑物提取
4.1.2 基于规则格网的建筑物提取
4.1.3 基于不规则三角网的建筑物提取
4.2 基于TIN模型的原始点云建筑物自动提取算法
4.2.1 区域增长的基本思想
4.2.2 点云数据不规则三角网构建
4.2.3 算法步骤
4.3 算法实验与分析
4.3.1 地形起伏较大区域建筑物提取
4.3.2 多层结构建筑物提取
4.3.3 结构复杂建筑物提取
4.4 本章小结
第五章 建筑物顶面轮廓矢量化
5.1 建筑物顶面轮廓矢量化算法概述
5.2 Alpha-Shapes算法
5.2.1 算法检验与分析
5.3 建筑物轮廓规范化
5.3.1 基于线性模型的规范化方法
5.4 算法检验与分析
5.5 精度检验
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢