對象分析策略的航空激光掃描數(shù)據(jù)建筑物自動提取方法

針對車載激光掃描點云的分布密度,提出了一種把掃描數(shù)據(jù)格網(wǎng)化進行信息提取的新方法。實踐證明,這種方法效率高,可以自動從密集的掃描數(shù)據(jù)中快速提取出建筑物信息,能夠滿足城市三維建模的要求。

激光掃描點云數(shù)據(jù)可以利用特定直觀程序進行投影,幫助理解理數(shù)據(jù)中的建筑物結(jié)構(gòu).這類程序已經(jīng)被廣泛應用到自動建筑物模型建模中.該方法從高度直方圖面元的分析中導出建筑物方位,并利用該方位產(chǎn)生點云的正交二維投影,其中屋頂平面作為點云的線.通過線跟蹤算法提取表示這些平面的線段.在隨后的處理步驟中,對線段進行延伸刨平,并且平面被用于分析與矩形形狀的偏差.將兩個或更多相鄰平面分組以生成三維建筑模型.現(xiàn)有二維gis數(shù)據(jù)可以用于該過程中以提供機載激光掃描數(shù)據(jù)集的可靠分割并且支持生成實際建筑物建模的假設.

機載激光掃描系統(tǒng)是集成了gps、慣性導航系統(tǒng)(ins)和掃描激光測距系統(tǒng)并利用飛機作為運行平臺,來獲取地面的三維位置,進而快速生成數(shù)字表面模型(dsm).隨著機載掃描激光測距系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展,獲取城市dsm數(shù)據(jù)也變得越來越快速,而且方便和經(jīng)濟可靠,地面激光點的密度也大大提高.目前國外激光掃描系統(tǒng)的激光點密度一般都達到了1～20點/m2,因此利用機載激光掃描系統(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載激光測距數(shù)據(jù)來提取建筑物,第二類是融合激光測距數(shù)據(jù)和其他相關信息的建筑物提取,如融合航空影像、融合ikonos高分辨率衛(wèi)星影像來提取建筑物.本文對國際上利用機載激光掃描測距數(shù)據(jù)進行建筑物提取的最新研究進展進行了一些分析,同時也給出了應用我國研制的機載激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物的試驗研究和初步結(jié)果.

機載激光掃描系統(tǒng)是集成了gps、慣性導航系統(tǒng)(ins)和掃描激光測距系統(tǒng)并利用飛機作為運行平臺,來獲取地面的三維位置,進而快速生成數(shù)字表面模型(dsm)。隨著機載掃描激光測距系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展,獲取城市dsm數(shù)據(jù)也變得越來越快速,而且方便和經(jīng)濟可靠,地面激光點的密度也大大提高。目前國外激光掃描系統(tǒng)的激光點密度一般都達到了1～20點/m2,因此利用機載激光掃描系統(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載激光測距數(shù)據(jù)來提取建筑物,第二類是融合激光測距數(shù)據(jù)和其他相關信息的建筑物提取,如融合航空影像、融合ikonos高分辨率衛(wèi)星影像來提取建筑物。本文對國際上利用機載激光掃描測距數(shù)據(jù)進行建筑物提取的最新研究進展進行了一些分析,同時也給出了應用我國研制的機載激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物的試驗研究和初步結(jié)果。

提出了一套基于建筑物幾何特征的信息挖掘方案,并具體介紹了研究中采用的一些原理、方法與實用算法,從而可以直接從激光掃描數(shù)據(jù)中提取建筑物的平面外輪廓信息。利用本方案對車載激光掃描系統(tǒng)獲取的城市建筑物試驗數(shù)據(jù)進行了具體的處理,并給出了三維建模和可視化表達結(jié)果。

近年來；三維激光掃描技術由于其具有非接觸性、精度和測量效率高等特點；在測繪領域廣泛使用；建筑物頂梁由于在建筑頂部；傳統(tǒng)的測量手段難以采集到其精確的三維數(shù)據(jù)；本文以某廠房為例；使用三維激光掃描技術采集頂梁數(shù)據(jù)；內(nèi)業(yè)處理獲取頂梁中心線坐標；對于建筑物頂梁測繪具有一定的實際指導意義；

基于激光掃描數(shù)據(jù)進行建筑物三維建模,可以采用掃描數(shù)據(jù)直接建模,配以影像紋理;也可用掃描數(shù)據(jù)提取建筑物立面的特征信息,配以單影像建模。而后者速度快,效率高,且能滿足三維城市建模的一般精度要求。對于建筑物立面的激光掃描數(shù)據(jù)來說,具有數(shù)據(jù)量大,點云復雜等特點,提取建筑物特征信息具有一定難度。本文提出一種“水平點參照系”特征提取方法,這種方法運行速度快,能夠減少數(shù)據(jù)量,有效剔除噪聲,并得到實際應用的檢驗。

三維激光掃描技術在建筑物建模領域發(fā)展迅速。以現(xiàn)代建筑為例,從三維數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、模型建立等方法進行論述,采用七參數(shù)模型進行點云拼接,并對拼接后的點云進行去噪和抽稀處理,分析研究2種不同建模方法的特點,一種是三角網(wǎng)格法,另一種是參數(shù)化建模方法。最終采用參數(shù)化建模方法完成了大型建筑物的建模。實驗表明,在建筑物建模中,參數(shù)化建模方法更為適用。

建筑物立面圖是在與建筑物立面平行的鉛垂投影面上所做的投影圖,是城市規(guī)劃、建筑立面整治及建筑物日照分析的必備材料之一。建筑物立面圖的三種傳統(tǒng)測量方法都存在操作復雜、費時費力的缺點,因此提出一種基于三維激光掃描技術的建筑物立面圖的測量方法,并采用三維激光掃描儀進行了單個建筑物立面圖的測量,對數(shù)據(jù)進行了分析,精度合格,此方法可以應用到立面圖的測繪中。

通過三維激光掃描測量技術快速獲取建筑物3d空間數(shù)據(jù),是當前數(shù)字城市建設的研究內(nèi)容。針對建筑物平面特征較多的特點,在總結(jié)三維激光掃描點云粗差剔除算法的基礎上,探索穩(wěn)健平面擬合算法,對點云數(shù)據(jù)中有用信息的提取提出一種粗差剔除方案。通過對一組建筑物的三維激光掃描點云原始數(shù)據(jù)進行粗差剔除測驗,證實了方案的可行性和可靠性。對三維激光掃描在數(shù)字城市建設中的應用進行了一定的探索。

三維激光掃描技術的快速發(fā)展使得其數(shù)據(jù)處理技術變得愈發(fā)重要,掃描數(shù)據(jù)配準作為數(shù)據(jù)處理的關鍵一步,其精度對后續(xù)的物體表面建模等工作起著很大的影響。本文通過對地面三維激光掃描數(shù)據(jù)配準的各種方法進行分析比較,得到比較好的數(shù)據(jù)配準方法,以期為實際工作提供借鑒。

基于三維激光掃描數(shù)據(jù)的建筑物三維建模 作者：吳靜，靳奉祥，王健，wujing，jinfeng-xiang，wangjian 作者單位：山東科技大學,地球信息科學與工程學院,山東,青島,266510 刊名：測繪工程 英文刊名：engineeringofsurveyingandmapping 年，卷(期)：2007，16(5) 被引用次數(shù)：7次 參考文獻(11條) 1.李清泉.楊必勝三維空間數(shù)據(jù)的實時獲取建模與可視化2003 2.盧秀山.李清泉.馮文灝車載式城市信息采集與三維建模系統(tǒng)[期刊論文]-武漢大學學報（工學版）2003(03) 3.王健.靳奉祥.盧秀山動態(tài)激光測圖數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[期刊論文]-山東科技大學學報(自然科學版)2005(04) 4.鄭德華三維激光掃描數(shù)據(jù)處理的理論與方法[學位論文]2005

給出基于三維激光掃描測量儀所獲得的點云數(shù)據(jù)來實現(xiàn)建筑物三維建模的方法。文中介紹了三維激光掃描測量儀的系統(tǒng)組成與工作原理,給出對點云數(shù)據(jù)處理的過程和方法,闡述建筑物三維建模的方法,并用實例介紹整體方法的實現(xiàn)過程和效果。

文章針對激光掃描儀應用于車載動態(tài)測量中建筑物立面提取的問題,分析了激光掃描儀數(shù)據(jù)的特征及噪聲產(chǎn)生的原因,提出了對海量、冗余、強噪聲的掃描儀數(shù)據(jù)預處理的技術方案,并開發(fā)了相應的數(shù)據(jù)預處理軟件。該文同時還介紹了該技術在實際應用中取得的效果。

隨著經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展和進步,建筑業(yè)也發(fā)展到了前所未有的高度?，F(xiàn)在的建筑業(yè)之所以可以最快的速度發(fā)展,是因為許多先進的科學技術的研發(fā)問世,將這些科學技術合理地運用到建筑業(yè)中,可以直觀地將建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部形態(tài)展現(xiàn)在人們面前,有效地保障了國家的經(jīng)濟效益和人民群眾的財產(chǎn)安全。為了促進建筑業(yè)的發(fā)展,使建筑物更直觀、具體地呈現(xiàn)在人們眼前,三維數(shù)據(jù)激光掃描數(shù)據(jù)技術已經(jīng)被廣泛應用到了建筑領域中。

在數(shù)字化高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的建筑數(shù)據(jù)采集方式以及數(shù)據(jù)保存方式已經(jīng)無法滿足建筑領域發(fā)展的需要。本文系統(tǒng)介紹了地面三維激光掃描技術原理及應用流程。通過與相關建筑數(shù)據(jù)采集技術的對比，分析得出三維激光掃描儀在建筑數(shù)據(jù)采集方向應用的優(yōu)劣勢。

研究城鎮(zhèn)建筑物的提取是遙感影像分析應用中的一項重要內(nèi)容。遙感影像建筑物結(jié)構(gòu)和光譜的多樣性,使結(jié)構(gòu)、光譜等特征的建筑物提取變得極其復雜。根據(jù)遙感影像的建筑物紋理區(qū)別于其它空間對象紋理的特點,為提高影像分辨率,提出gabor紋理塊的遙感影像對象模型方法應用于遙感影像城鎮(zhèn)建筑物的提取。以整個城鎮(zhèn)為對象,以建筑物、道路、綠地等不同城鎮(zhèn)區(qū)域為組成對象的紋理塊,建立基于紋理塊的對象模型,利用模型進行遙感影像對象的紋理標定,最終提取出城鎮(zhèn)建筑物。實驗結(jié)果表明方法克服了建筑物結(jié)構(gòu)復雜性和多樣性以及背景環(huán)境的影響,能很好地從城鎮(zhèn)遙感影像中提取建筑物。

簡述三種典型的利用lidar點云自動提取建筑物的方法。提出對建筑物提取結(jié)果的精度評價指標,并對三種方法的提取結(jié)果進行比較。結(jié)果表明基于dempster-shafer理論的建筑物自動提取方法最為穩(wěn)健。

在數(shù)字城市建設中,作者提出了利用三維激光掃描獲取的數(shù)據(jù)進行建筑物模型構(gòu)建的方法.在詳細介紹三維激光掃描基本原理和總結(jié)建筑物幾何建模方法的基礎上,重點研究了三維激光掃描數(shù)據(jù)處理方法以及利用三維激光掃描數(shù)據(jù)進行建筑物特征點提取的方法和過程.對利用三維激光掃描數(shù)據(jù)進行建筑物模型構(gòu)建工作中應注意的問題進行了說明.最后,作者利用一組三維激光掃描數(shù)據(jù)構(gòu)建了一幢建筑物的幾何模型,這為三維激光掃描在數(shù)字城市建設中的應用做了有益的探索.

論文通過利用三維激光掃描技術對某建筑物進行掃描監(jiān)測,求取了監(jiān)測點的水平和垂直位移量,通過點云匹配比對分析獲取了建筑物的整體變形信息,同時通過兩次掃描數(shù)據(jù)和全站儀傳統(tǒng)測量方法進行了比較,驗證分析了三維激光掃描技術應用于建筑物變形監(jiān)測的可行性及精度。

通過對三維激光掃描儀的基本工作原理及工作流程的介紹,并結(jié)合實例,最終實現(xiàn)了校園建筑物模型的建立和網(wǎng)頁發(fā)布,為數(shù)字校園的建立提供可靠的技術支持。

針對建筑物立面測量實際情況,提出了一種基于三維激光掃描和全站儀結(jié)合的建筑物立面測量方法。給出了方法的作業(yè)流程,提供了一種無須在外業(yè)測量時確定立面基點和方向點的全站儀測量坐標轉(zhuǎn)換方法,轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在cad中展點連線繪制出建筑立面圖。工程實踐表明:該方法能高效快速地完成作業(yè),全數(shù)字化,精度高。