机载lidar系统检校方法研究

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1、分类号:P2310710-2010126048硕士学位论文机载LiDAR系统检校方法研究朱剑锋导师姓名职称隋立春教授申请学位级别工学硕士学科专业名称摄影测量与遥感论文提交日期2013年5月1日论文答辩日期2013年6月1日学位授予单位长安大学ResearchonSystemCalibrationofAirborneLiDARADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhuJianfengSupervisor：Prof.SuiLichunChang’anUniversity,Xi’an,China摘要机载LiDAR作

2、为一种新型对地观测技术，能快速获取大范围地形表面点的三维坐标，进而得到高精度、高分辨率的DSM和DEM，因此受到各个领域的关注。经过十几年来的快速发展，机载LiDAR在硬件和系统集成方面已经相当成熟，目前国际市场上已有不少成熟的商业系统。然而相对于机载LiDAR系统的硬件技术，机载LiDAR数据的后处理与应用研究则发展缓慢，其中，制约其发展的关键问题之一是机载LiDAR系统误差的消除。系统误差是影响机载LiDAR精度的主要因素，而系统检校又是消除系统误差的主要方法，尽管国内外对此已有不少的研究，但是目前仍然缺乏一种标准的检校方法。本文在机载LiDAR系统定位原理的基础上，定量

3、分析系统误差的影响，建立误差模型，进而提出了两种系统检校的方法。论文的主要内容如下：1.介绍了机载LiDAR的系统组成及其工作原理，推导了机载LiDAR的几何定位方程。2.分析了影响机载LiDAR定位精度的各种系统误差源，并根据机载LiDAR的几何定位方程重点对安置角误差的影响进行了定量分析。3.根据安置角误差的影响，设计了一种手工检校安置角的方法，并推导出相应的检校公式；根据系统定位原理，建立相应的误差模型，提出了一种自动检校安置角的方法；并使用实测检校场数据对本文提出的两种检校方法进行测试。研究机载LiDAR的系统检校方法，开发相应的检校软件，是提高其数据精度的关键所在，

4、也是目前机载LiDAR数据处理研究的热点之一。本文的研究对机载LiDAR系统检校研究具有一定的实用参考价值。关键词：机载LiDAR、系统误差、系统检校、安置角iAbstractAsanewkindofearthobservationtechnologies,airborneLiDARcanquicklyobtainthethree-dimensionalcoordinatesofthesurfacepointsofawiderangeofterrain,andthengettheDSMandDEMwithhigh-precisionandhigh-resolution,and

5、thereforegetconcernofvariousfields.Aftertenyearsofrapiddevelopment,thehardwareofairborneLiDARsystemisbecomingmoreandmoremature,andalsotherearealotofmaturebusinesssystemsontheinternationalmarket.However,relativetothehardwaretechnologyofAirborneLiDARsystem,thedevelopmentofdatapost-processinga

6、ndapplyingresearchofairborneLiDARisslower.OneofthekeyissuesrestrictingitsdevelopmentistheeliminationofairborneLiDARsystemerror.ThesystematicerroristhemainfactoraffectingtheairborneLiDARaccuracy,andthesystemcalibrationisthemainmethodtoeliminatesystematicerrors.Althoughtherehavebeenalotofrese

7、arch,butthereisstillalackofastandardcalibrationmethod.Therefore,onthebasisofairborneLiDARpositioningprinciple,thisthesisdoesaquantitativeanalysisoftheimpactofthesystematicerrorsandpresentstwomethodsofsystemcalibration.Themaincontentofthisthesisisasfollow