聯(lián)合LiDAR數(shù)據(jù)和遙感影像的建筑物三維模型提取方法.pdf

1、機(jī)載LiDAR是一種集成激光、INS、GPS等新型技術(shù)為一體的傳感器設(shè)備，相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量方式，利用機(jī)載LiDAR獲取信息具有生產(chǎn)周期短、精度和效率高的優(yōu)點(diǎn)。建筑物是城市的重要組成部分，建筑物三維模型建立是“數(shù)字城市”建設(shè)的重要內(nèi)容。城市建筑物形狀復(fù)雜多樣，研究如何快速、高效地從LiDAR數(shù)據(jù)提取建筑物三維模型對(duì)城市規(guī)劃、地理信息服務(wù)等有著重要的意義和作用。
　　論文分析和歸納了國(guó)內(nèi)外利用LiDAR數(shù)據(jù)提取建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)的研究現(xiàn)狀

2、。準(zhǔn)確提取建筑物的高度值和底面輪廓形狀是從LiDAR數(shù)據(jù)提取建筑物三維模型的基礎(chǔ)，關(guān)鍵是建立高精度的DEM格網(wǎng)數(shù)據(jù)。在DSM格網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)DEM格網(wǎng)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，需要充分考慮地形起伏度變化的影響，針對(duì)不同的地形類(lèi)型，采取不同的轉(zhuǎn)換方法。僅用LiDAR數(shù)據(jù)提取的建筑物底面輪廓是不夠準(zhǔn)確的，輔助高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)，提取建筑物底面輪廓形狀，可有效解決這一問(wèn)題。
　　本文首先將LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)插法轉(zhuǎn)為DSM格網(wǎng)數(shù)據(jù)。針對(duì)地形起伏度較

3、小的城市區(qū)域，采用小區(qū)域范圍內(nèi)的格網(wǎng)數(shù)值替換法將DSM轉(zhuǎn)為DEM。針對(duì)地形起伏度較大的山區(qū)，采用兩次設(shè)定范圍內(nèi)判定“地物區(qū)域”與“地面區(qū)域”的辦法，獲取“地面種子區(qū)域”，并將“地面種子區(qū)域”通過(guò)與鄰域范圍內(nèi)的高程值對(duì)比，對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)張?zhí)幚慝@取“地面增長(zhǎng)區(qū)域”。將剩余的空白區(qū)域應(yīng)用樣條函數(shù)法插值確定高程值，疊加已獲取的“地面種子區(qū)域”與“地面增長(zhǎng)區(qū)域”區(qū)域范圍內(nèi)的高程值，得到山地區(qū)域的DEM格網(wǎng)數(shù)據(jù)。最后，將處于同一區(qū)域范圍內(nèi)的DSM與DE

4、M相減得到的規(guī)則化(nDSM)格網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)高度閾值、面積閾值、坡度變率閾值的過(guò)濾處理提取出具有準(zhǔn)確高度值的建筑物格網(wǎng)數(shù)據(jù)。
　　應(yīng)用高分辨率航空遙感影像數(shù)據(jù)，借助專(zhuān)業(yè)遙感圖像處理軟件，對(duì)建筑物底面輪廓形狀二維矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。對(duì)影像先分割，再提取分割后分割區(qū)域的特征信息（包括光譜、幾何、紋理特征）。依據(jù)特征信息，選取樣本后進(jìn)行GLC樹(shù)分類(lèi)，提取出建筑物底面輪廓形狀。最后，將建筑物二維矢量數(shù)據(jù)與建筑物格網(wǎng)數(shù)據(jù)兩種類(lèi)型的數(shù)據(jù)做疊置分