基于機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物的研究現(xiàn)狀

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第30卷第5期測(cè)繪科學(xué)VO1．30NO．52005年l0月ScienceofSurveyingandMapping0ct基于機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物的研究現(xiàn)狀尤紅建，蘇林(中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所，北京100101)【摘要】機(jī)載激七掃描系統(tǒng)是集成了GPS、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)和掃描激光測(cè)距系統(tǒng)并利用飛機(jī)作為運(yùn)行平臺(tái)．來(lái)獲取地面的三維位置，進(jìn)而快速生成數(shù)字表面模型(DSM)。隨著機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，獲取城市DSM數(shù)據(jù)也變得越來(lái)越快速，而且方便和經(jīng)；齊可靠，地面激光點(diǎn)的密度也大大提高。目前國(guó)外激光掃描系統(tǒng)

2、的激光點(diǎn)密度一般都達(dá)到了1～20點(diǎn)鈿!，因此利用機(jī)載激光掃描系統(tǒng)獲取的城市DSM提取建筑物也漸漸受到重視。利用激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物可以分為兩大類，第一類是單純以獲取的機(jī)載激光測(cè)距數(shù)據(jù)來(lái)提取建筑物，第二類是融分激七測(cè)距數(shù)據(jù)和其他相關(guān)信息的建筑物提取，如融合航空影像、融合IKONOS高分辨率衛(wèi)星影像來(lái)提取建筑物。本文對(duì)國(guó)際上利用機(jī)載激光掃描測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑物提取的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了一些分析，同時(shí)也給出了應(yīng)用我國(guó)研制的機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物的試驗(yàn)研究和初步結(jié)果?！娟P(guān)鍵詞】激光掃描測(cè)距；建筑物提??；研究現(xiàn)狀【中圖分類號(hào)】TP751【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1009230

3、7(2005)050l14041機(jī)載激光掃描測(cè)距技術(shù)的發(fā)展2應(yīng)用激光測(cè)距數(shù)據(jù)提取建筑物的進(jìn)展分析機(jī)載激光測(cè)距最早于20世紀(jì)60年代進(jìn)行試驗(yàn)，70年2．1基于激光測(cè)距點(diǎn)云的建筑物自動(dòng)提取_4J代中期開始開發(fā)，美國(guó)等國(guó)先后試驗(yàn)成功了用于深海測(cè)深?yuàn)W地利維也納大學(xué)的FranzRottensteiner等人提出了直和水道測(cè)量的機(jī)載激光測(cè)距系統(tǒng)。直到80年代末，GPS的接從LIDAR數(shù)據(jù)生成點(diǎn)云來(lái)自動(dòng)提取建筑物，采用基于不成功應(yīng)用才使得機(jī)載激光斷面測(cè)量系統(tǒng)開始大范圍應(yīng)用。均勻誤差分布函數(shù)的分層魯棒內(nèi)插算法，就能把地面上的GPS定位技術(shù)、掃描激光測(cè)距(SLR)技術(shù)以及慣性導(dǎo)航激光點(diǎn)與

4、屋頂及其它物體上的激光點(diǎn)分開，從而計(jì)算出數(shù)(INS)技術(shù)的發(fā)展，為從空中直接、快速獲取地面目標(biāo)的三字地面模型DTM，通過分析激光點(diǎn)與DSM和DTM的高度維位置奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代初機(jī)載斷面測(cè)量系差值再將建筑物上的點(diǎn)與其他點(diǎn)分離出來(lái)，從而得到建筑統(tǒng)開始被掃描激光系統(tǒng)代替，利用GPS、INS、SLR集成為物的模板，最后在候選的區(qū)域中采用基于曲率的分割技術(shù)機(jī)載激光掃描系統(tǒng)。1996和1997年在國(guó)際航空遙感會(huì)議上自上而下地建立多面體建筑物模型，通過維也納試驗(yàn)區(qū)的開始有展示。此時(shí)，美國(guó)的ALIMS、FLI—MAP、s卜10AIS、數(shù)據(jù)處理證明了方法的可行性。圖1給出

5、了具體的建筑物加拿大的ALTM1025、瑞典的T()PEYE、德國(guó)的T()P(YS提取流程，圖2為提取的維也納市部分建筑物的三維顯示。等系統(tǒng)均有文章進(jìn)行報(bào)道。到1999年為止，全球有40多套激光測(cè)距點(diǎn)激光掃描系統(tǒng)得到了應(yīng)用_2一，主要集中在美國(guó)、加拿大等發(fā)DSM分割和區(qū)域增長(zhǎng)達(dá)國(guó)家，激光系統(tǒng)制造商主要有加拿大的opetmh，美國(guó)的分層魯棒內(nèi)捕Leica／LH系統(tǒng)、奧地利RieglLaser測(cè)量系統(tǒng)。平而區(qū)域機(jī)載激光掃描系統(tǒng)一般以GPS、掃描激光測(cè)距和慣性DTMlIDSM導(dǎo)航系統(tǒng)INS為主進(jìn)行集成，利用飛機(jī)作為運(yùn)行平臺(tái)，它下面分組和模型牛成們的重點(diǎn)是獲取地面的三維位置，進(jìn)

6、而快速生成DSM，是三維位置信息的測(cè)量系統(tǒng)_l’0。城市是機(jī)載激光系統(tǒng)重要的高度閩值分割初始建筑物模型應(yīng)用領(lǐng)域，利用它可以快速獲取城市的三維模型，城市三維模型在城市景觀規(guī)劃、城市通訊、噪聲和空氣污染的傳建筑物初始區(qū)域分析偏差播、房地產(chǎn)開發(fā)等方面很有應(yīng)用。和模型改進(jìn)隨著“數(shù)字城市”的發(fā)展，三維城市數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集形念算子何紋理分析是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，除了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量外，從激光掃描測(cè)建筑物域三維建筑物模型距數(shù)據(jù)直接獲取建筑物的三維信息變得越來(lái)越重要。目前可以采集到十分密集的激光點(diǎn)，從1～20點(diǎn)／m2的激光點(diǎn)圖1根據(jù)激光點(diǎn)云自動(dòng)提取建筑物的流程[不僅能檢測(cè)出建筑物的近似輪廓，還能

7、提取平面屋頂，從而能正確建立反映屋頂結(jié)構(gòu)的模型。2．2基于兩次回波信息的漸進(jìn)濾波提取建筑物l5本文對(duì)國(guó)際上應(yīng)用機(jī)載激光提取建筑物進(jìn)行了分析，美國(guó)普渡大學(xué)Alharthy等人對(duì)具有兩次反射距離的純第2部分介紹了應(yīng)用純激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物，第3部激光測(cè)距點(diǎn)提取建筑物進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了通過漸進(jìn)濾波分介紹了融合激光測(cè)距數(shù)據(jù)和其它影像數(shù)據(jù)提取建筑物，方法進(jìn)行建筑物三維信息的提取。從空中發(fā)射的激光光束第4部分介紹了應(yīng)用我國(guó)自行研制的激光掃描系統(tǒng)所獲取(一般光斑在地面的直徑可達(dá)15～30cm)在地面遇到樹木等的較為稀疏激光數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑物提取的方法。具