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《LIDAR点云数据的建筑物特征线提取》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第33卷第5期测绘科学Vol133No152008年9月ScienceofSurveyingandMappingSep.LIDAR点云数据的建筑物特征线提取①②①②孟峰,李海涛,吴侃(①中国测绘科学研究院,北京100039;②中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州221008)【摘要】传统的房屋建模主要采用航空航天立体影像来获取房屋的3维数据,通过在数字摄影测量系统上进行立体量测来实现。这种方式费时、费力、周期比较长,影响了成果的现势性。机载激光雷达可直接、快速获取大面积地表点的三维坐标信息,为建筑物特征线提取和建模带来了便利。以
2、往基于LIDAR点云数据进行建筑物特征线提取,大多只是针对简单的平顶房屋和人字型房屋。本文提出了一种能够精确提取建筑物特征线的方法,通过建筑物区域确定、建筑物顶面分类,能够实现诸如平面、斜面和多层次建筑物特征线提取的方法。【关键词】特征线;DSM影像;顶面分类;等高线追踪;平面相交【中图分类号】TP79【文献标识码】A【文章编号】1009-2307(2008)05-0097-04DOI:1013771/j1issn1100922307120081051034线、屋脊线则为其三种主要表达形式。1引言要建立一个三维建筑物模型首先要做
3、特征的提取,当前,基于航空遥感影像的建筑物自动提取和三维重包括建筑物角点信息、建筑物边缘线以及屋顶面,提取[1]建距离实用化的要求还有很大的差距。机载激光雷达可得到其中任一项特征以后,另外两项都可由数学关系推直接获取地表点的三维坐标信息,反映的是地物的几何结估求得。现实中建筑物的墙面一般都与地面垂直相交,构信息,为建筑物自动提取和三维重建带来了便利。目前,而建筑物的顶面结构则相对较为复杂,所以实现建筑物2可以采集到十分密集的激光点,从1~20点/m的激光点顶面特征线的精确提取和模型重建,对于建筑物的三维不仅能检测出建筑物的近似轮
4、廓,还能提取平面屋顶,从重建十分重要。[2]而能正确建立反映屋顶结构的模型。高分辨率影像用于212一种精确提取建筑物特征线的方法地物提取具有更高的地面分解力,但也表现更加复杂和不已有国内外的一大批学者,对于利用LIDAR点云数据稳定的光谱特征,利用机载激光雷达可以避免利用遥感影进行建筑物特征线的提取进行了研究试验[427]。但是,多数像带来的“同物异谱、同谱异物”干扰。并且,机载激光研究都是针对简单的平顶房屋和人字型房屋,较为复杂的雷达发射的激光脉冲能够部分地穿透植被,所以相对传统房屋都是融合光学影像和GIS数据(平面图)进行建
5、筑物利用航片遥感影像进行建筑物边界的提取,利用机载激光特征线的提取重建[8211],同时缺乏对多层次复杂房屋模型雷达还能够有效解决矮小建筑物临近树木的遮挡问题,正进行的研究。确提取建筑物的特征线。现实世界中,建筑物类型复杂多样,给建筑物的提取与光学影像相比,激光雷达数据在表现对象几何特征重建工作带来了一定的难度。但是,仔细研究发现大部分上更加直接、在描述不连续变化上更具优势,处理的自动建筑物呈现一定的规则性,即大部分建筑物具有规则外形、[3]化程度更高,被认为有望解决建筑物提取传统技术遇到且多为对称结构。本文旨在探求一种能够精确
6、提取结构较的某些瓶颈问题,如阴影、遮挡等。本文提出了一种利用为复杂规则建筑物顶面的方法、技术流程,能够实现诸如:LIDAR点云数据提取建筑物顶面详细特征线的方法。平顶房屋、人字型房屋、山型墙房屋以及具有多层次结构2建筑物特征线的提取模型房屋特征线的提取。其主要思想为考虑到(多数的房屋具有层次结构模型,采用自下而上、由外到内的原则进211建筑物特征线行建筑物特征线的提取。主要包括以下几个步骤:首先将建筑物的特征面、特征线、特征点是建筑物形状描述、点云数据转成DSM影像;检测建筑物区域,提取其轮廓三维重建的重要参数,而特征线是联系其
7、他两个参数的纽线,去除小图斑,并拟合规则化;对每一个建筑物边界线带,特征点可以由特征线相交得到,特征面可以由特征线内的点云数据进行纹理统计分析,判断房屋顶面结构类型;共面来定义。对于建筑物的特征线定义,标准不统一,有分别提取建筑物的阶梯线和屋脊线,按照线段之间的拓扑些称之为边界线、边缘线、轮廓线、屋脊线等,在理解上关系,组合建筑物顶面的特征线。其技术流程如图1。容易给人造成误解。作者认为统一称之为特征线更能体现出其内在的涵义和功能,而边界线(外围轮廓线)、阶梯作者简介:孟峰(19832),男,中国矿业大学环测学院2004级硕士研
8、究生,专业:大地测量学与测量工程,主要研究方向:开采沉陷预计与控制,LIDAR数据处理及应用。E2mail:mfcasm@126.com收稿日期:2007204227基金项目:地理空间信息工程国家测绘局重点实验室开放研究课题(编图1建筑物顶面特征线提取流程图号: