航空攝影測量LiDAR技術(shù)低矮植被點(diǎn)云的分類(lèi)

機載LiDAR技術(shù)是激光測距技術(shù)、高精度動(dòng)態(tài)載體姿態(tài)測量技術(shù)和高精度動(dòng)態(tài)GPS差分定位技術(shù)迅速發(fā)展的集中體現。作為一種先進(jìn)的技術(shù)能夠快速獲取地形數據，在測繪航空攝影測量領(lǐng)域被廣泛應用，在三維信息獲取中扮演重要角色。

機載激光LiDAR系統所獲取的原始LiDAR點(diǎn)云數據包括地面點(diǎn)和非地面點(diǎn) （可能包括少量噪聲點(diǎn)），如何區分地面點(diǎn)與非地面點(diǎn) （包括植被點(diǎn)、建筑物點(diǎn)等）是廣大測繪工作者共同關(guān)心的前沿問(wèn)題。國內外研究者，開(kāi)展基于機載LiDAR技術(shù)的分類(lèi)工作，取得大量研究成果。本文就來(lái)說(shuō)說(shuō)低矮植被分類(lèi)的方法。

一、點(diǎn)云空間特征識別植被點(diǎn)云

點(diǎn)云具有空間幾何特征，例如點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離特征，點(diǎn)云構成的平面法向量特征等?？梢酝ㄟ^(guò)不同類(lèi)型點(diǎn)云的空間幾何特征的不同進(jìn)行植被點(diǎn)云的識別。

二、區域增長(cháng)法結合梯度分割法識別植被點(diǎn)

區域增長(cháng)法從像素出發(fā)，按某一屬性一致的原則，將屬性相似的連續的像素集合成同一區域。通過(guò)區域增長(cháng)法，把高程接近的地物點(diǎn)合并為一個(gè)區域，計算每個(gè)區域的面積。面積較大的區域劃分為建筑物點(diǎn)濾除。但是一些面積較小的房屋沒(méi)有被濾除，還有以下坡度較大的地面點(diǎn)被誤判為植被點(diǎn)，所以還需進(jìn)行梯度分割法識別植被點(diǎn)。

三、漸進(jìn)加密三角網(wǎng)濾波算法

漸進(jìn)加密三角網(wǎng)濾波算法通過(guò)種子點(diǎn)生成一個(gè)稀疏的TIN，從點(diǎn)云中提取了初始的地形，再逐層將滿(mǎn)足閾值條件的點(diǎn)加入到三角網(wǎng)中，一直到所有滿(mǎn)足條件的點(diǎn)都被添加到地形中去。

漸進(jìn)加密三角網(wǎng)濾波流程：

①航空攝影測量LiDAR點(diǎn)云數據的獲??；

②將點(diǎn)云數據進(jìn)行格網(wǎng)劃分，取高程較低的點(diǎn)構成三角網(wǎng)；

③判斷待確定點(diǎn)到三角面片的垂直距離和到三個(gè)頂點(diǎn)的夾角是否滿(mǎn)足設定閾值；

④將滿(mǎn)足條件的點(diǎn)加到三角網(wǎng)中，重新建立三角網(wǎng)，達到加密三角網(wǎng)的效果；

⑤逐個(gè)檢測每個(gè)點(diǎn)重復③④步，直到?jīng)]有符合條件的點(diǎn)為止。

有學(xué)者孫嘉悅，張旭晴，牛雪峰等研究了區域位于吉林省西北部的白城地區，松嫩平原西部，科爾沁草原東部的某項目。其地勢由西北向東南依次為低山、丘陵和平原，西南略有抬升。白城市草原遼闊，可利用草場(chǎng)面積 9064Km²，適用于提取植被點(diǎn)試驗。低矮植被為植高 20cm~30cm的不易與地面點(diǎn)分離的植被點(diǎn)。選取一塊寬1600像素，長(cháng)1200像素，像素大小為 0.05m的區域，區域內包含1410個(gè)激光點(diǎn)，其中包含地表點(diǎn)與低矮植被點(diǎn)兩種激光點(diǎn)。

在數據處理過(guò)程中，通過(guò)對研究區域進(jìn)行去噪工作、保持迭代角度為3度不變、距離為0.31m不變且角度為2.5度~3度每隔0.1m做一次實(shí)驗等流程后論出：

在低矮植被較多或者地勢平坦的區域，迭代角度為最小值 １時(shí)，低矮植被點(diǎn)造成的小氣泡狀的等高線(xiàn)會(huì )被完全清除，此現象說(shuō)明迭代角度值越小，低矮植被分離效果越好；

但對于低矮植被較少或者地形起伏較大的地區，迭代角度在低于26時(shí)，DEM出現失真現象，說(shuō)明在低矮植被較少和地形起伏較大的情況下迭代角度與迭代距離的值并不是越小分離效果越好。

漸進(jìn)加密三角網(wǎng)算法適用于地勢平坦地區分離低矮植被點(diǎn)，不適合地形起伏較大的山區與城市地區。

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