基于车载LiDAR的海堤承灾体目标几何特征提取

发布时间：2020-04-22 02:21

【摘要】：多样、频发的海洋灾害给沿海经济发展和海洋生态环境造成了诸多不利影响。海堤承灾体是重要的海洋灾害承灾体之一。海堤承灾体现状调查,是加强海洋防灾减灾体系能力建设的重要基础工作,可以保障沿海地区人民群众的生命财产安全、促进经济快速发展、改善海洋生态环境,可为管理部门提供丰富准确的海堤承灾体基础地理信息,为减灾防灾的决策部署提供基础数据支撑。目前海堤承灾体调查主要有基于全站仪、GPS-RTK等常规人工测量方法和基于高分辨率遥感影像的摄影测量方法。常规人工测量方法精度高,但效率低;基于高分辨率遥感影像的摄影测量方法效率高,但精度低。车载LiDAR测量作为新型的高精度移动测量技术,能快速、精确采集海堤承灾体三维信息,是海堤承灾体调查的有效手段。车载LiDAR获取的点云具有海量性、高冗余、多样性等特点,实现海堤承灾体几何特征的快速提取,是海堤车载LiDAR点云处理的重点研究方向。本文选取广东省茂名市、湛江市的海堤承灾体为研究对象,基于车载LiDAR点云和海堤的几何结构特征,建立了海堤承灾体的几何特征模型;然后通过点云二、三维空间坐标转换,利用RANSAC算法,提出了基于海堤承灾体几何特征模型的自动提取算法,实现了海堤承灾体几何特征及其调查要素的自动提取,并通过试验验证了本文算法的可行性。本文主要内容如下:1.本文通过大量的实地调研资料和广东省海堤建设相关规范,总结了广东省茂名市、湛江市境内标准和非标准的海堤结构型式,分析了不同结构型式的海堤几何特征,并建立了海堤承灾体几何特征表征模型。2.利用先验知识对车载LiDAR点云进行粗分类,利用高程分布直方图实现点云去噪;针对预处理后的海堤LiDAR点云,基于海堤承灾体几何特征模型,结合RANSAC特征线提取算法,提出了海堤承灾体几何特征自动提取算法。3.将海堤承灾体几何特征自动提取算法的成果与人工提取成果进行对比,验证了该算法的可行性。得到以下结论:(1)自动提取算法针对长度约1.1km的标准结构型式的海堤,其自动提取成果的最小均方根误差可达0.094;针对长度约0.2km的非标准结构型式的海堤,其自动提取成果的最小均方根误差可达0.000。(2)在时间效率上,获取长度约1.1km的同一海堤承灾体的调查要素,自动提取算法相较于人工提取方法,节省了约80.95%的时间,显著提高了工作效率。
【图文】：

示意图,示意图,影像采集,图像捕获

第一章绪论完全拥有自主知识产权的车载 LiDAR 系统，2011 年）。此外，国内的武东科技大学、南京大学、首都师范大学等科研单位也相继研发了车载 L景影像采集系统[26]。下面介绍几种国际市场上较成熟的商用车载LiDAR1. Leica Geosystems：Leica Pegasus Two[27]Leica Pegasus Two 是一个从硬件到对象提取的完整的移动映射解决方 Pegasus Two 提供了一个集成的硬件平台，在移动平台（车辆）上将一个器（或多个扫描器）与 GNSS 接收器、惯性测量单元（IMU）、距离测量I）相结合，以获得精确的空间数据。LeicaPegasusTwo 将校准的图像和结合，，使用自动光传感器增强图像捕获，完整的 360°球面视图和激光雷有目标对象被遗漏。系统完整的软件工作流程包括：数据采集、校准、后处提取和基于 GIS 的分层存储。Leica Pegasus Two 操作简单，可以安装在上，测量不受限。

示意图,示意图,激光器,同一制

图 1-1 Leica Pegasus Two 示意图[27]R USA：ScanLook 2.0（Snoopy）[28]是一个可配置的系统，正在发展成为一个强大的多平台括兼容的激光器和 IMU。可以在 Snoopy 系统里为需要的惯性导航系统（INS：用于确定传感器姿态）和激光器yne HD32 和 Ladybug5 360 相机，还可以配置同一制造。Snoopy 的可搭载平台包括任何地面车辆（汽车、推火车、有人机和无人机等。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U656.314;P237

【参考文献】