基于航空激光雷达数据的建筑物重建技术研究

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1、摘要城市是人类活动最频繁的区域，做好城市环境的监控尤为重要。然而，城市区域形态异常复杂，变化频率快，使得及时掌握城市状态变得更加困难。建筑物是城市的重要组成部分，是否具有一种高效、可靠的建筑物检测与重建的方法，对于城市区域监控显得非常重要。然而，通过光学影像提取建筑物的传统方法效率低，耗费时间长，成本也非常昂贵。机载激光扫描地形系统的推出和应用，使城市建筑物的快速获取成为可能。本文在介绍前人在利用激光雷达数据实现建筑物检测与重建工作基础上，提出了新的实现建筑物检测与重建的方法。并在实现该系统开发方面也提出了自己的解决方案。本文研究的主要内容与结论如下:(1)机载激光雷达基本理论的介绍与总

2、结系统地介绍了机载激光雷达系统的基本组成，工作原理等内容;然后分析了激光雷达的优缺点。同时总结了LIDAR数据处理的主要方向并说明了本研究在在LIDAR数据处理领域中所处的具体位置。(2)数字表面模型的生成技术目前数字表面模型的生成方法有多种，各方法都存在各自的优缺点.其中缺值情况为比较突出的问题.本文采用的方法是针对传感器具体的特点及可能发生缺值情况实现特定的处理，从而最终达到比较好的结果。(3)建筑物边界检测技术建筑物边界检测技术为建筑物重建的关键步骤，本文采用的非建筑物层层筛选的方法，首先把地形要素与地表要素分离出来，然后剔除掉相对高度低于3.5米的对象(如汽车，灌木等)。最后利用

3、粗糙集理论把建筑物与非建筑物对象区分开。采用此方法，可以把复杂问题逐步简化，从而达到最终检测出建筑物的目的.(4)建筑物三维重建技术建筑物重建方法目前有两大方向，一为数据驱动，二为模型驱动。本文采用的方法为数据驱动与模型驱动相结合的方法，并以CSG模型为建筑物的表达模型。通过把分解建筑物边界线内部为基本体元，根据模型库中的体元类型及可能的组合规则，组合体元得到最终的建筑物三维模型。(5)基于激光雷达数据的建筑物重建软件开发目前许多商家都提供激光雷达数据处理软件，但大多数功能上不健全并且开放性与灵活性不够。本文集成了Gls技术，遥感技术及虚拟场景技术，提出了LIDAR数据处理软件框架.并集

4、中介绍了其中的关键技术一处理建模技术。通过该技术，软件具有很高的灵活性与开放性。关键词:激光雷达，数字表面模型，粗糙集，CSG模型，卜ReP模型ResearchonBuiIdingReconstructionbasedonAirborn6LIDARDataWangChengyi(Ca“ograp勿明dGeographical压rectedbyProf.ZhaoAbst门CtCitiesareregions汕ere毗nkindvisitsfrequently，itisveryi叩ortantto哪nitorsuchareas.H明ever，theurbanenviron伯entisextr

5、emelyconIPlexfor皿nyobjects，ithdifferentfeatures即dheights贾ithinit:further，townsandcitiesarecharacterizedbyafastchangerate.ConsequentlyPractical口旧nitoringoftheurbanenviron口entisesPeciallydifficult.50anautomatic，efficientandre1iablesolutionurgentlyneedstodetecttheurbanenviron田ent’sfeaturesatacertain

6、degreeofaccuracyandtoextractinforl.ationconcerningbuildings.Nevertheless，thetraditional.anualbuildingextractionfromtheco口.OnoPticali阳gesishighlylabor-intensive，time一consumingandveryexpensive.份iththe，ideuseofLIDARSystem，itisPossibletoac叩irebuildi雌sincitiesinafastw盯.ThethesisDTesentsane份.ethodtodet

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