机载LIDAR系统原理与点云处理方法 [The Principle of Airborne LiDAR and Approaches of Processing Point Clouds] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《机载LIDAR系统原理与点云处理方法》共13章，主要内容包括机载LiDAR系统的发展与应用、机载LiDAR系统的原理、机载LiDAR点云的获取与处理、LAS格式与全波形、LiDAR点云结构与可视化、点云配准、点云滤波方法、建筑物3D模型重建、道路网提取、电力线提取、水域提取、机载LiDAR系统在森林中的应用、LiDAR技术展望等。
　　《机载LIDAR系统原理与点云处理方法》作者根据实践经验，系统全面地介绍了机载LiDAR系统的主要理论方法和实际应用领域，对机载LiDAR系统点云处理方法的发展具有重要的推动作用。
　　《机载LIDAR系统原理与点云处理方法》可以作为高等院校相关专业本科生和研究生的教材，也可供相关领域的技术人员参考学习。

内页插图

目录

第1章 机载LiDAR系统的发展与应用
1．1 机载LiDAR的发展历史
1．2 机载LiDAR的技术特点
1．3 机载LiDAR技术与航空摄影测量
1．4 机栽LiDAR的应用领域

第2章 机载LiDAR系统的原理
2．1 激光测距仪
2．2 差分GPS定位
2．3 惯性导航系统原理
2．4 系统同步过程
2．5 LiDAR点云的定位与误差源

第3章 机载LiDAR点云的获取与处理
3．1 飞行任务设计
3．2 GPS基站的选址
3．3 航摄飞行
3．4 数据下载与检查
3．5 航迹线解算
3．6 安置角检校
3．7 LiDAR数据调整
3．8 机载LiDAR点云数据的特点
3．9 机载LiDAR点云处理软件

第4章 LAS格式与全波形
4．1 LiDAR点云LAS格式
4．2 LiDAR波形数字化

第5章 LiDAR点云结构与可视化
5．1 LiDAR点云可视化
5．2 LiDAR点云数据结构
5．3 LiDAR点云分割
5．4 LiDAR点云数据压缩

第6章 机载LiDAR系统点云配准
6．1 LZD航带匹配算法
6．2 总体最小二乘航带匹配法
6．3 点云与影像的自动配准

第7章 机载LiDAR系统的点云滤波方法
7．1 直方图噪声滤波法
7．2 基于坡度的地面点分类法
7．3 渐进式形态学地面点分类法
7．4 自适应TIN加密法
7．5 窗口迭代的克里金点云分类法

第8章 机载LiDAR系统建筑物3D模型重建
8．1 面向对象的建筑物识别算法
8．2 多源点云特征的建筑物3D重建

第9章 机载LIDAR系统的道路网提取
9．1 PCD算法提取道路网
9．2 半自动法提取道路网

第10章 机载LiDAR系统电力线提取
10．1 悬链线法
10．2 二次多项式拟合法

第11章 机载LiDAR系统水域提取
11．1 水域提取概述
11．2 LiDAR点云结合影像的水体轮廓提取
11．3 LiDAR点云栅格化海岸线提取

第12章 机载LiDAR系统在森林中的应用
12．1 机栽LiDAR森林应用概述
12．2 林区数字地面模型
12．3 冠层高度模型与生物量的测量
12．4 单树探测与建模
12．5 生态系统分析与应用
12．6 地面激光扫描仪的应用

第13章 LiDAR技术展望
13．1 测量技术的二次革命
13．2 LiDAR未来的发展
13．3 LiDAR存在的问题
13．4 几点思考

参考文献

前言/序言

　　自20世纪60年代世界上第一台激光器问世以来，即被用于精确测距领域。随后，为了获得激光点的位置信息，科研人员尝试利用陀螺仪和地面雷达基站来定位激光脚点的位置；但是，限于高昂的成本和落后的技术，激光点的定位只能限于小范围区域内。直到20世纪90年代中期，美国国防部建立了世界上第一个全球定位系统（GPS），激光点的定位才变得更加容易。1993年，斯图加特大学的PeterFrie、JoachimLindenberger两位博士生将GPS接收机、惯性测量系统IMU以及激光扫描仪集成为世界第一套机载LiDAR系统的样机，二人成立的Topscan公司与加拿大的Optech公司合作推出了第一台商业机载LiDAR系统-ALTM1020，自此开启了机载LiDAR系统生产与应用的先例。2004年，奥地利Riegl公司研制的LMS-Q560全波形激光扫描仪能够获得地物的无限个回波，能更精细地观测地表地物的结构和特征，将机载LiDAR系统推向了一个新的应用高潮。2004年，山西亚太数字遥感新技术有限公司率先从德国IGI公司引进了中国第一套机载LiDAR系统，并在公路、电力、林业、测绘领域进行了推广试点。自此，机载LiDAR系统如雨后春笋般在中华大地不断涌现，目前在4D产品制作、三维城市建模、电力线和公路选线设计、森林生物量估算、电力设施识别、地震灾害分析等领域得到了广泛应用。作者有幸在2004年亲身参与了国内第一台机载LiDAR系统的操作和试验工作，参加了机载LiDAR系统在国内部分行业中的实践应用，在使用中也深深地体会到该项技术快捷高精度的优势，但是在具体的点云数据前期、中期处理和后期特征识别方面感到该项技术仍然存在诸多不足。现已出版的关于LiDAR技术的相关书籍并不是很多，而且多集中在LiDAR系统的基本原理、地面滤波和建筑物重建部分，而对GPS事后差分、惯导系统组成和工作原理、安置角检校方法、点云的多特征提取等方面语焉不详，不利于相关技术人员了解并深入应用该系统。
　　针对以上背景，作者结合国内外最近发表的研究成果，立足于点云处理的实际需求并根据作者多年的实践操作、点云数据处理和应用的经验，从机载LiDAR系统的特点与原理出发，系统全面地介绍了机载LiDAR系统的主要理论方法和实际应用领域，不仅可以作为高等院校本科生和研究生的教材，而且对相关的技术人员具有一定的参考和应用价值，同时希望本书能为机载LiDAR点云处理方法的发展起到一定的推动作用。
　　全书分为13章。第1章为机载LiDAR系统的发展与应用，主要介绍了机载LiDAR系统的发展概况、技术特点与应用领域，并与传统的航空摄影测量进行了对比分析。第2章为机载LiDAR系统的原理，介绍了机载LiDAR系统的三大组成部分，即激光测距仪、GPS、惯性导航系统，阐述了各部分的工作原理与同步工作的过程，详细推导了激光点云定位原理公式，分析了误差产生的原因以及减小误差的实施措施。第3章为机载LiDAR点云的获取与处理，涵盖了机载LiDAR系统从飞行任务设计、GPS基站选址、航摄飞行采集点云数据、数据质量检查、航迹线解算、安置角检校、LiDAR数据调整等点云数据的前期处理过程，另外还介绍了点云的特点及常用的点云处理软件。第4章为LAS格式与全波形，主要介绍了激光点云LAS格式的公共头区域、可变长记录、点数据记录以及扩展的可变长记录部分，全波形部分介绍了波形数字化技术、多回波与全波形的关系和全波形高级过滤技术。第5章为LiDAR点云的结构与可视化，讨论了基于点的渲染技术和LiDAR点云的各种常见可视化影像，介绍了Delaunay三角网、八叉树和KD树3种LiDAR点云数据结构，简述了3DHough变换、随机
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