地籍激光雷达数据处理方法研究

地籍激光雷达数据处理方法研究

王锐1魏建新2

王锐1魏建新2

新疆维吾尔自治区国土资源信息中心新疆激光雷达应用工程技术研究中心；2新疆国土资源信息中心新疆激光雷达应用工程技术研究中心

摘要：随着激光雷达技术的快速发展，雷达技术的用途越来越广，而对于地籍测量方面的工作也越来越依靠雷达技术。本文基于雷达技术在地籍测量中的重要工作，首先对激光雷达技术的工作原理进行分析，而后对数据采集后的处理工作进行研究，并对数据处理过程中的关键问题进行探讨。

关键词：地籍；激光雷达；数据处理

激光雷达技术是继GPS系统后测量系统的又一大技术革新，它是集激光发射、定位系统、数据接受一体的测量系统。雷达技术相对于传统的测量工具而言可以直接获得三维信息，大量的数据和精确的数据处理方法是目前其他测量工具不可匹敌的，并且缩短了数据与信息转换的过程。

一、激光雷达技术原理

（一）激光测距原理

激光测距原理主要是通过激光发射器发射激光束，并由接收器接受到回波，根据发射到接受之间的时间而测量两者之间距离的一种方式。测距公式：

R=1/2ctL。公式1

其中R为发射点至反射点的距离，c为光速，tL为往返时间间隔。

（二）激光雷达工作原理

激光雷达的工作原理主要如下：雷达通过发射器向目标P发射光束,接收器接到P点漫反射信号，并且由控制处理编码器来测定接受信号的横向角度α和纵向角度β。雷达根据所在站点确定坐标系统（SOCS），根据接收器信息获得P点坐标图如图1所示，P点坐标的公式2所示，激光雷达扫描原理图如图2。

图1激光扫描仪的工作原理图2激光雷达扫描的基本原理

公式2P点坐标

二、激光云数据的处理

地籍调查中对雷达云数据的处理流程主要包括雷达外业数据采集、三维模型数据处理、形成地籍调查底图、权属调查、形成地籍数据库,本文重点对激光雷达运输局的处理方法进行研究。

（一）点云数据预处理

在获得点云数据之后，必须对不同站点扫描数据进行整平、降噪、分类、拼接等预处理处理工作，对于部分不合适点云数据进行重新补扫工作。本文通过POSPacMMS对上述预处理工作进行处理。

1.数据整平工作。由于扫描时不同站点之间或者扫描时震动导致的仪器倾斜会导致点云数据出现倾斜，需要通过整平工作避免数据拼接造成累计误差。

2.数据去噪工作。采集数据时会收到当地环境及系统设备因素导致不同噪点，利用POSPacMMS噪点的云反射率、振幅、RGB等特性来对点云数据的噪点去除，为后期数据处理提供高精度、高准确度的数据。

3.数据拼接工作。拼接工作属于数据处理的重点工作，粗略拼接的相对方式是以点云数据中的一个坐标系作为整个点云数据的基准坐标，将其余的点云数据换算到该基准坐标上；点云数据进行粗略拼接之后仍然会发现各个站点之间的连接会存在细微差异，这就需要通过对点云数据进行精细拼接，可以通过POSPacMMS软件进行多站调整功能，通过迭代最临近点法实现各站点云数据的无缝拼接。

（二）点云数据处理

本文主要通过TerraScan软件对点云数据进行处理,通过TerraModeler提取DEM和DSM。通过TerraScan滤波处理后得到的精确数据，将其地面点确定后，通过提取DEM和等高线，并根据不同工作要求，采取不同间隔的三角网DEM或格网DEM,格式可以是＊.txt、＊.tif、＊.asc等。

（三）正射影像制作

通过POSPacMMS软件，利用inpho摄影测量系统从精确影像外方位元素的数据进行正射纠正、正射影像匀色、无缝镶嵌等工作。而后可将影像外方位元素通过ApplicationMaster进行像素大小、镜头畸变等操作处理，使其满足OrhoMaster模块进行三次卷积法正射纠正的方法,通过该模块的匀色处理功能可以将正射影像进行大面积范围的镶嵌。最后对得到的正射影像进行自动羽化和匀色功能处理,得到最终的无缝平衡影像。

参考文献：

[1]刘斌，张军，鲁敏等.激光雷达应用技术研究进展[J].激光与红外，2015,(02):117-122.

[2]李恒星.激光雷达点云特征分析与数据分割[D].西安电子科技大学，2014.

[3]黄明，王晏民，付听乐等.地面激光扫描数据处理系统的设计与实现[J].测绘通报，2014,(08):55-58.

[4]黎荆梅，周梅，李传荣.阵列推扫式机载激光雷达三维点云解算方法研究}J].遥感技术与应用，2013,(06):1033一1038.