2019/1/11 文献阅读 来自 L D A R与影像结合的地物分类及房屋重建研究管海燕 2009
关于机载技术的基础理论知识（一）
一、在LI D A R系统如何识别地物
（1）高程纹理识别地物
不同的物体或者同一物体不同部分,其局部高程变化引起的高程起伏。基点与点之间的高程起伏信息可以形成一定的高程纹理 ，这种局部高程纹理能反映出物体的某些重要特征信息。因此根据不同的纹理特征可以区分出人工地物和自然地物 。
（2）激光回波信号的强度信息
激光打到相同地物表面时,波信号的强度也大致接近, 若打在不同性质的地物上时具有不同的回波强度信息 " 根据这一特性, 就可以区分植被和建筑物，利用激光点回波信号的强度信息分类 。
二、LI D A R系统的组成
机载激光扫描系统以飞机作为观测平台,以激光扫描测距系统为传感器,能实时获取地球表面的三维空间信息, 还能提供一定的红外光谱信息, 是获取地球空间信息的高新技术手段之一 。
三、机载激光扫描系统主要组成部分包括:
1、用于确定激光雷达信号发射参考点空间位置的动态差分G PS定位系统;
2、用于测定扫描装置的主光轴姿态参数的惯性导航系统;
3、用于测定激光雷达信号发射参考点到地面激光点间距离的激光扫描仪;
4、成像装置,一般为CCD相机,用于记录地面实况,为后续数据处理作参考;
5、用于协调协调各传感器的运行记录所有回波数据、导航数据、扫描时间的实时检测与数据记录设备;
6、用于D G PS数据后处理 IM U和 D G PS 组合姿态确定激光采样点的坐标计算、坐标数据的分类与特征提取、数据的融合处理 ，数据库的设计与管理数据的格式转换等数据处理软件等
四、激光扫描仪系统
激光扫描仪系统是LI D A R的核心部件,一般由激光发射器接收器时间间隔测量装置、传动装置、计算机和软件组成"其主要功能是发射测量激光脉冲和接收脉冲遇到障碍物(目标)后所反射的回波 " 依据不同用途和设计思想,扫描仪的特性也有所不同, 主要区别表现在光斑尺寸、回波记录方式和扫描方式等方面 " 其他指标还包括波长、功率、 脉冲重复频率等 。
五、LI D A R系统的优点
[if !supportLists]1、[endif]LI D A R系统是一种主动式测量方式,受天气影响比摄影测量小，可以24小时全天候工作。
[if !supportLists]2、[endif]LI D A R系统的激光脉冲信号能够部分穿透植被的叶冠，能够快速获得高精度和高分辨力的森林或山区的真实地面模型，是能够测量森林覆盖地区地面高程的可行技术。
[if !supportLists]3、[endif]LI D A R系统基本不需要或很少需要进入测量现场或布置地面控制点可对危险地区安全地实行远距离高精度测量，速度快、测量数据精度高等优点 。
[if !supportLists]4、[endif]数据采集高度数字化、自动化、提高了数据处理过程自动化。
5、LI DAR系统作业周期较快、易于数据更新、时效性强; 相比摄影测量缩短了工期。
6、LI D AR系统可以进行电力线检查，LI D A R系统不受地域地形限制，可同时测量地面和非地面层 。
7、能够提供密集的点阵数据(点间距可以小于1米)。
8、数据的绝对精度可达到0.30米 。
六、LI D A R数据缺点
分布离散、不规则以及数据分布不均匀、同时缺少光谱、纹理和形状等物体信息、存在数据缝隙。LI D AR系统获得的数据具有分布不规律, 坐标不连续的特点（由于在飞机飞行过程中并不能严格做到直线匀速飞行, 因此得到的三维数据分布间隔不规则, 坐标也不连续, 但这一缺点可以通过软件进行纠正）
用于普通地形测量的LI D A R系统所发射的激光脉冲很容易被水吸收而很难产生反射光 ，因此该系统难以确定水系的边界。
将多源数据融合以弥补各个单数据源的局限性，综合利用LI D A R数
据和航空遥感影像这两种数据源对课题研究，探讨可行办法。一般LI D A R系统都包含高分辨率的数码相机, 在获取LI D A R数据的同时可以获取高分辨率航空影像以及近红外影像等,激光扫描和摄影测量相结合取长补, 是数据处理与应用上的一种灵活高效的手段和方法 。
七、Lidar数据的特点总结
[if !supportLists]1、[endif]Lidar数据是分布于表面对象的一系列三维的点坐标的集合，可以获取稠密的点云数据。
2、Lidar数据呈现离散态分布。离散主要指数据点的位置在三维空间中不规则分布。他与二维平面内像元概念不同。优点是利于表现三维空间内剧烈变化的地形和地物。
3、Lidar数据在扫描带中数据分布不均匀。不同位置的光斑密度不同。
主要原因是激光扫描仪所采用的扫描方式、飞机飞行速度扫描仪与地形或地物的相对位置和方向、以及安装平台的移动等。点云数据是由若干条扫描带拼接而成的，为了避免拼接区域出现空洞,往往要求扫描带之间有部分重叠。因此在重叠区域，点云数据会有较高的数据密度、点的间距缩小。
4、LI D A R 数据缺少光谱、纹理等信息。LI D A R 直接获取点位三维坐标的功能提供了二维数据缺乏的高度信息,却忽略了反应对象特征的其它光谱等信息。尽管在提取空间位置信息上,激光雷达数据有其自身的优势, 但影像数据包含光谱信息对认识物体也具有重要的作用,这也是不少应用研究将激光雷达数据与其它光学数据结合使用的原因之一 。
5、LI D AR 数据存在数据缝隙。由于遮挡物体特性(如镜面反射)等因素,数据集中往往会出现没有数据的部分。
6、噪声问题。除了 LI D A R 本身的系统误差外，LI D A R数据中还可能包含局外点和空洞。局外点一种可能是激光脉冲射向空中个别物体如飞鸟、电线杆或是低空飞行的飞机造成的,这些局外点往往明显高于其周围的环境; 另一种噪声点是低点, 它指该点比邻域中的其它点都要低 , 这通常是由于激光打在下水道的洞内等因素造成。
7、数据精度 。LI D A R 激光点是对地球物体表面的采样点。这就决定了LI D A R点云数据的垂直精度很高,但平面精度低的特点,因此 LI D A R 数据不能提供地面物体精确的矢量边界。
八、航空摄影测量技术与LI D AR技术之间的主要差异
航空摄影测量技术
成像方式原理依据透视几何的原理成像， 获得的数据是航空像片，是灰度影像。后处理需要采用模拟、 解析或数字解算的方法恢复摄影时的姿态， 得到立体影像，再进一步处理得到D EM 、正射影像
LI D AR技术原理
成像方式原理LI D AR依据的是极坐标几何定位原理，其获得的原始数据是离散的地面点的三维坐标。传感器方面
