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发明专利为江苏省机载LiDAR项目实施保驾护航
来源:遥感分院 时间:2020-4-25 16:24:20

“十三五”省级基础测绘机载LiDAR数据获取与处理项目,已于2019年底顺利结束。本项目完成全省陆域(不含海上岛屿和滩涂)10.26万平方千米的机载LiDAR航摄,获取的激光点云数据经POS解算、投影和正常高转换、航带拼接、分幅裁切、滤波分类等处理,制作1:10000标准分幅LiDAR点云、DEM及元数据4158幅。

在项目实施过程中,我院申请的机载LiDAR方面的两项发明专利:《一种基于往期DEM辅助的TIN滤波改进算法》和《一种基于双域图信号滤波检测建筑物边缘点的方法》,通过了国家知识产权局的审查,获得发明专利证书。这两项专利为江苏省机载LiDAR数据获取与处理项目提供了可靠的技术支持,优化了作业流程,解决了点云处理的技术难题。

机载激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)是九十年代初首先由西方国家发展起来并投入商业化应用的一门新兴技术,它集成激光测距仪、POS系统于一身,具备直接获取探测目标三维坐标信息的能力。该技术在三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破,为获取高时空分辨率的空间信息提供了一种全新的技术手段。

我院是全国较早开展机载LiDAR技术研究的单位,于2006年开始,先后在江苏省“十一五”沿海滩涂、海岛礁项目,江苏全省“十一五”基础测绘高程更新项目,江苏省“十二五”沿海滩涂项目,徐州、盐城、常熟、江苏干线航道等大比例尺测绘项目中,利用机载LiDAR航摄获取激光点云,通过数据解算、坐标转换、滤波分类,最终生产DEM、DSM、高程注记点和等高线等测绘成果,取得了良好的经济效益和科技成果,两次获得国家测绘科技进步二等奖。覆盖全省的LiDAR以及DEM、DSM等成果资源,在江苏省“十一五”、“十二五”、“十三五”期间的高分辨率DOM快速生产、三维场景搭建、数字城市建设、地理国情监测等项目中,发挥了重要作用,有力推动了该项新技术在测绘领域的应用。

江苏省“十三五”基础测绘机载LiDAR数据获取与处理项目始于2017年初,经过3年时间的有序组织、人员调度和设备投入,取得了优良的数据成果和科研成果。与“十一五”开展的机载LiDAR项目相比,本轮项目产品的技术规格明显提升,上一轮激光点间距3~4米,DEM格网为5米,而本轮激光点间距小于1米,DEM格网为2米,这意味着一幅1:1万图幅的点云数据量由500万个,增加了10倍,达到了5000万个,这种数据的海量增加,对处理能力提出了更高的要求。项目组顶住压力,一方面钻研改进LiDAR数据处理和质量检查的方法,一方面总结上一轮LiDAR数据生产过程中遗留的历史难题,积极向院职能科室、同行单位和武汉大学遥感院的专家技术人员请教,广泛听取和收集数据生产的建议,认真分析生产中出现的问题,完成了“高程注记点和等高线生产工序创新”和“LiDAR点云数据质量检查工序优化”两项生产流程优化方案改造,编写了LiDAR点云数据处理补充规定,完善了项目技术方案。这两项专利,也就是在数据处理方法钻研过程中不断探索和尝试出来的,对项目生产效率提升起到了明显效果。

《一种基于往期DEM辅助的TIN滤波改进算法》是利用我院往期DEM数据提取地形高程信息和地形梯度信息辅助,改进渐进加密不规则三角网中初始地面种子点选取方法,优化地面点判断参数,并对往期DEM数据和现势LiDAR点云数据之间的地形变化进行检测和处理,提出基于往期DEM辅助的TIN滤波改进算法,实现往期DEM辅助下的LiDAR点云自适应滤波处理。

《一种基于双域图信号滤波检测建筑物边缘点的方法》则是将点数据的局部特征统计直方图作为空域信号,高程值作为值域信号,构建三维无向加权双域信号图;基于边缘保持原则,先进行双边滤波,不仅剔除了近地的小物体,同时也保留了边缘的显著性。最后,基于双阈值高通滤波检测边缘点,提高了建筑物边缘点的检测精度。

江苏省机载LiDAR数据获取及处理项目是“十三五”省级基础测绘重大项目,项目组技术人员能够发挥先锋模范作用,立足岗位,潜心钻研,积极进取,甘于奉献,最终保障项目各项目标顺利实现。