一種激光雷達(dá)航帶高程匹配質(zhì)量分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及遙感領(lǐng)域，特別涉及一種激光雷達(dá)航帶高程匹配質(zhì)量分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對(duì)于三維地形和地表物體需要通過機(jī)載激光雷達(dá)掃描技術(shù)來(lái)分析，對(duì)于激 光雷達(dá)飛行任務(wù)來(lái)說(shuō)，按照飛行區(qū)域的范圍，通常需要進(jìn)行多個(gè)航帶的掃描，航帶之間存在 一定的重疊區(qū)，由于存在飛行姿態(tài)測(cè)量誤差和航帶匹配處理誤差等因素，需要對(duì)激光雷達(dá) 航帶重疊區(qū)內(nèi)同一地物的點(diǎn)云高程之間的偏差進(jìn)行評(píng)估，目前這種偏差的評(píng)價(jià)方法主要是 在三維視圖中截取航帶重疊區(qū)剖面，直接量取航帶高程之間的偏差，效率低，不能對(duì)整個(gè)飛 行區(qū)域內(nèi)航帶數(shù)據(jù)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種激光雷達(dá)航帶高程匹配質(zhì)量分析方法，通過對(duì)航帶數(shù)據(jù) 設(shè)置多層?xùn)鸥駝澐?，逐一?duì)柵格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分別處理，然后通過輸出多層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn) 對(duì)飛行區(qū)域內(nèi)航帶高程匹配質(zhì)量進(jìn)行快速評(píng)價(jià)。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種激光雷達(dá)航帶高程匹配質(zhì)量分析 方法，包括獲取覆蓋一個(gè)區(qū)域的多條航帶激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，多條航帶之間分別具有重疊 區(qū)，所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括每個(gè)回波點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)；所述方法包括建立點(diǎn)云數(shù)據(jù)的 平面坐標(biāo)柵格化步驟、重疊區(qū)柵格數(shù)據(jù)處理步驟和數(shù)據(jù)結(jié)果輸出步驟； 所述建立點(diǎn)云數(shù)據(jù)的平面坐標(biāo)柵格化步驟是： 第一步：針對(duì)所述每一條航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)中全部回波點(diǎn)的平面坐標(biāo)范圍分別設(shè)置柵格， 確定航帶邊緣柵格單元，并且航帶重疊區(qū)域柵格的柵格單元對(duì)齊重疊，對(duì)應(yīng)所述每一航帶 的柵格空間建立回波點(diǎn)高程初始平均值柵格數(shù)據(jù)層； 第二步：根據(jù)回波點(diǎn)的平面坐標(biāo)，計(jì)算獲取每一條航帶柵格單元范圍內(nèi)的多個(gè)回波點(diǎn) 的高程平均值，稱為高程初始平均值，然后將高程初始平均值放入所述回波點(diǎn)高程初始平 均值柵格數(shù)據(jù)層的每一個(gè)柵格單元中； 所述重疊區(qū)柵格數(shù)據(jù)處理步驟是： 第一步：根據(jù)多條航帶的柵格空間的柵格單元平面坐標(biāo)，確定相重疊的柵格單元，對(duì)應(yīng) 重疊柵格單元建立各航帶回波點(diǎn)高程初始平均值的平均值柵格數(shù)據(jù)層，稱為均均式平均值 柵格數(shù)據(jù)層； 第二步：計(jì)算獲取每一個(gè)重疊柵格單元中各航帶回波點(diǎn)高程初始平均值的平均值，稱 為高程均均式平均值，然后將高程均均式平均值放入所述均均式平均值柵格數(shù)據(jù)層的每一 個(gè)柵格單元中，并記錄重疊航帶個(gè)數(shù)； 所述數(shù)據(jù)結(jié)果輸出步驟是：分別輸出帶有高程初始平均值的高程初始平均值柵格數(shù) 據(jù)層和帶有高程均均式平均值的高程均均式平均值柵格數(shù)據(jù)層，用于評(píng)價(jià)航帶高程匹配質(zhì) 量。
[0005] 方案進(jìn)一步是：所述確定航帶邊緣柵格單元的方法是采用8臨域蝕邊算法濾除每 個(gè)航帶的邊緣柵格單元：判斷當(dāng)前柵格單元內(nèi)回波點(diǎn)個(gè)數(shù)是否為〇值，如果不為〇值，則讀 取8個(gè)鄰域柵格單元中回波點(diǎn)個(gè)數(shù)，判斷8個(gè)鄰域柵格單元中回波點(diǎn)個(gè)數(shù)是否存在0值，如 果存在〇值則當(dāng)前柵格單元為邊界柵格單元，并將當(dāng)前柵格單元賦予〇值。
[0006] 方案進(jìn)一步是：所述確定航帶邊緣柵格單元的方法是采用4臨域蝕邊算法濾除每 個(gè)航帶的邊緣柵格單元：判斷當(dāng)前柵格單元內(nèi)回波點(diǎn)個(gè)數(shù)是否為〇值，如果不為〇值，則讀 取上下左右4個(gè)鄰域柵格單元內(nèi)回波點(diǎn)個(gè)數(shù)，判斷4個(gè)鄰域柵格單元內(nèi)回波點(diǎn)個(gè)數(shù)是否存 在〇值，如果存在〇值則當(dāng)前柵格單元為邊界柵格單元，并將當(dāng)前柵格單元賦予〇值。
[0007] 方案進(jìn)一步是：所述計(jì)算獲取每一條航帶柵格單元范圍內(nèi)的多個(gè)回波點(diǎn)的高程平 均值的過程包括的步驟有： 第一步：對(duì)應(yīng)每一條航帶設(shè)置五層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)層，分別為第一層回波點(diǎn)個(gè)數(shù)柵格數(shù)據(jù)層、 第二層回波點(diǎn)高程初始最小值柵格數(shù)據(jù)層、第三層回波點(diǎn)高程初始最大值柵格數(shù)據(jù)層、第 四層所述回波點(diǎn)高程初始平均值柵格數(shù)據(jù)層、第五層回波點(diǎn)高程初始最大值與高程初始最 小值差值柵格數(shù)據(jù)層； 第二步：獲取柵格每一個(gè)柵格單元中的回波點(diǎn)個(gè)數(shù)，然后將回波點(diǎn)個(gè)數(shù)存入第一層； 根據(jù)每一個(gè)柵格單元中的多個(gè)回波點(diǎn)，找出回波點(diǎn)高程最小值存入第二層；根據(jù)每一個(gè)柵 格單元中的多個(gè)回波點(diǎn)，找出回波點(diǎn)高程最大值存入第三層；根據(jù)每一個(gè)柵格單元中的多 個(gè)回波點(diǎn)，計(jì)算出回波點(diǎn)高程平均值放入第四層；根據(jù)每一個(gè)網(wǎng)格中的多個(gè)回波點(diǎn)的最大 值和最小值計(jì)算出差值放入第五層； 所述計(jì)算獲取每一個(gè)重疊柵格單元中回波點(diǎn)高程初始平均值的平均值過程包括的步 驟有： 第一步：對(duì)應(yīng)重疊柵格設(shè)置五層重疊柵格數(shù)據(jù)層，分別為第一層是重疊航帶個(gè)數(shù)柵格 數(shù)據(jù)層、第二層是航帶重疊柵格單元內(nèi)各回波點(diǎn)高程平均值最小值柵格數(shù)據(jù)層、第三層是 航帶重疊柵格單元內(nèi)各回波點(diǎn)高程平均值最大值柵格數(shù)據(jù)層、第四層是航帶重疊柵格單元 內(nèi)各回波點(diǎn)高程平均值的平均值柵格數(shù)據(jù)層及所述均均式平均值柵格數(shù)據(jù)層、第五層是航 帶重疊柵格單元內(nèi)各層回波點(diǎn)高程平均值最大與最小差值柵格數(shù)據(jù)層； 第二步：獲取重疊航帶個(gè)數(shù)存入第一層；從重疊柵格單元中各航帶高程初始平均值找 出高程初始平均值最小值存入第二層；從重疊柵格單元中找出高程初始平均值最大值存入 第三層；從重疊柵格單元中高程初始平均值再算平均值放入第四層；從重疊柵格單元中高 程初始平均值的最大值和最小值計(jì)算出差值放入第五層。
[0008] 方案進(jìn)一步是：所述數(shù)據(jù)結(jié)果輸出步驟進(jìn)一步包括：輸出每一條航帶柵格中帶有 回波點(diǎn)高程最小值柵格數(shù)據(jù)層、輸出每一條航帶柵格中帶有回波點(diǎn)高程最大值柵格數(shù)據(jù) 層、輸出每一條航帶柵格中帶有回波點(diǎn)最大值和最小值差值的柵格數(shù)據(jù)層，用于輔助評(píng)價(jià) 航帶高程匹配質(zhì)量。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：與傳統(tǒng)分析方法相比，本發(fā)明解決了人工圖示比對(duì)效率低， 不能對(duì)整個(gè)飛行區(qū)域內(nèi)航帶數(shù)據(jù)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)，可以使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理激光雷達(dá)航帶數(shù) 據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)飛行區(qū)域內(nèi)多條航帶數(shù)據(jù)進(jìn)行比較處理快速評(píng)價(jià)，可以通過設(shè)置不同的網(wǎng)格 的大小重復(fù)多次處理，評(píng)價(jià)結(jié)果全面，節(jié)省了人力物力。
[0010] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本發(fā)明多條航帶激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分格柵分解示意圖； 圖2為本發(fā)明航帶激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理流程方框示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 一種激光雷達(dá)航帶高程匹配質(zhì)量分析方法，如圖1和圖2所示，包括獲取覆蓋一個(gè) 區(qū)域1的多條航帶a、b、c、d激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)2,它是機(jī)載激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)從不同的方 向?qū)ν粎^(qū)域進(jìn)行雷達(dá)掃描得到的地物回波射點(diǎn)數(shù)據(jù)，多條航帶之間分別具有重疊區(qū)，所 述點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括每個(gè)回波點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)；它是通過GPS、MU和激光方向矢量等 參數(shù)得到回波點(diǎn)三維坐標(biāo)中得到的，是已知的平面坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)，其中，所述方法包括建 立點(diǎn)云數(shù)據(jù)的平面坐標(biāo)柵格化步驟、重疊區(qū)柵格數(shù)據(jù)處理步驟和數(shù)據(jù)結(jié)果輸出步驟； 所述建立點(diǎn)云數(shù)據(jù)的平面坐標(biāo)柵格化步驟是： 第一步：針對(duì)所述每一條航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)中全部回波點(diǎn)的平面坐標(biāo)范圍分別設(shè)置柵格 3,并且航帶重疊區(qū)域柵格的柵格單元對(duì)齊重疊，即柵格的柵格單元301寬度和長(zhǎng)度設(shè)置保 證重疊區(qū)域柵格單元相對(duì)重疊，對(duì)應(yīng)所述每一航帶的柵格空間建立回波點(diǎn)高程初始平均值 柵格數(shù)據(jù)層； 由于有了平面坐標(biāo)，因此就可以確定每一個(gè)回波點(diǎn)的X，Y坐標(biāo)，針對(duì)每一條航帶回波 點(diǎn)的X，Y坐標(biāo)就可以建立對(duì)應(yīng)的柵格單元，并建立對(duì)應(yīng)的柵格單元層表，同理，根據(jù)每一個(gè) 柵格的坐標(biāo)就可以做出區(qū)域整體的柵格；并且通過對(duì)柵格單元和長(zhǎng)度調(diào)整就可以保證重疊 區(qū)域柵格單元相對(duì)重疊； 第二步：根據(jù)回波點(diǎn)的平面坐標(biāo)，計(jì)算獲取每一條航帶柵格單元范圍內(nèi)的多個(gè)回波點(diǎn) 的高程平均值，稱為高程初始平均值，然后將高程初始平均值放入所述回波點(diǎn)高程初始平 均值柵格數(shù)據(jù)層的每一個(gè)柵格單元中； 所述重疊區(qū)柵格數(shù)據(jù)處理步驟是： 第一步：根據(jù)多條航帶的柵格空間的柵格單元平面坐標(biāo)，確定相重疊的柵格單元，對(duì)應(yīng) 重疊柵格單元建立各航帶回波點(diǎn)高程初始平均值的平均值柵格數(shù)據(jù)層，稱為均均式平均值 柵格數(shù)據(jù)層； 第二步：計(jì)算獲取每一個(gè)重疊柵格單元中各航帶回波點(diǎn)高程初始平均值的平均值，稱 為高程均均式平均值，然后將高程均均式平均值放入所述均均式平均值柵格數(shù)據(jù)層的每一 個(gè)柵格單元中，并記錄重疊航帶個(gè)數(shù)； 所述數(shù)據(jù)結(jié)果輸出步驟是：分別輸出帶有高程初始平均值的高程初始平均值柵格數(shù) 據(jù)層和帶有高程均均式平均值的高程均均式平均值柵格數(shù)據(jù)層，用于評(píng)價(jià)航帶高程匹配質(zhì) 量。
[0013] 實(shí)施例中由于航帶邊緣柵格內(nèi)回波點(diǎn)可能僅為地面點(diǎn)，也可能僅為植被點(diǎn)，導(dǎo)致 計(jì)算的回波點(diǎn)高程差值不穩(wěn)定，需要去除邊緣柵格。因此，所述方法還包括采用8臨域蝕邊 算法濾除每個(gè)航帶的邊緣柵格，確定航帶邊緣柵格，或采用4臨域蝕邊算法濾除每個(gè)航帶 的邊緣柵格，確定航帶邊緣柵格； 所述8臨域蝕邊算法濾除每個(gè)航帶的邊緣柵格是：判斷當(dāng)前柵格單元內(nèi)回波點(diǎn)個(gè)數(shù)是 否為0值，如果不為0值，則讀取8個(gè)鄰域柵格單元中回波點(diǎn)個(gè)數(shù)，判斷8個(gè)鄰域柵格單元 中回波點(diǎn)個(gè)數(shù)是否存在〇值，如果存在〇值則當(dāng)前柵格