【技术实现步骤摘要】
本申请涉及遥感测量，尤其涉及一种基于lidar点云的边坡等高线生成方法。
技术介绍
1、传统的等高线提取主要基于摄影测量和地面测量。提取原理是首先通过空间后方交会或从星历中解算出影像的外方位元素，然后进行影像匹配得到同名点的像坐标，最后通过前方交会解算出地面点空间三维坐标后内插得到格网dem，根据dem生成等高线。传统方法效率低且成本高，由于需要大量人工操作，受人的经验因素影响较大。
2、机载lidar作为一种新型的对地观测技术，由于具有主动性、受天气影响小、不受阴影影响以及对地物间缝隙具有一定的穿透性等特点，目前备受应用者和研究者的广泛关注。它能直接获取高精度的地表三维点云数据，为等高线的提取提供了新的方法。根据国家成图规范，等高线不能穿过水系地物所在的约束区域。利用lidar数据提取等高线的方法主要是基于tin的等高线跟踪方法，但一般采用人工编辑处理约束区域的等高线，尤其对于山区边坡，地形复杂且包含了水系，该方法存在人工劳动强度过大的缺点。因此，如何快速高效地从带有水系约束区域的lidar点云中提取等高线，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此，本申请的目的在于提出一种基于lidar点云的边坡等高线生成方法，旨在提供可靠性高、效率快、作业精度高的等高线提取方法。
3、为达上述目的，本申请实施例提出了一种基于lidar点云的边坡等高线生成方法，包括：
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5、采用改进的渐进加密三角网滤波算法，对预处理后的边坡点云数据进行滤波，去除非地面点，得到裸露的地面点，形成数字高程模型dem；
6、利用滤波后的点云数据提取边坡范围内的水系特征约束区域；
7、剔除水系特征约束区域内的三角网，生成带有特征约束的不规则三角网，利用三角网顶点高程值内插方法生成等高线。
8、其中，对由lidar获取的边坡点云数据进行预处理，包括：
9、对由lidar获取的边坡原始点云数据，采用选取同名点对计算旋转和平移参数的方式进行粗配准，利用迭代最近点算法实现自动精确配准，以改正由系统误差所导致的航带内与航带间的数据偏移问题；
10、利用统计离群点移除滤波器，去除由随机误差引起的噪声，包括剔除低位粗差、高位粗差和移动地物点，以提高等高线提取精度；
11、对于边坡点云数据中的山区边坡点云数据，采用顾及地形特征的抽稀算法进行抽稀，在保留地形特征点的同时去除冗余数据；
12、利用四参数法求解lidar点云数据采用的wgs84坐标系和工程采用的当地坐标系间的转换参数，利用高程拟合方法求解gps测得的大地高程和工程的正常高程间的转换参数，并输入至点云处理软件中进行点云坐标的转换。
13、其中，采用改进的渐进加密三角网滤波算法，对预处理后的边坡点云数据进行滤波，去除非地面点，得到裸露的地面点，形成数字高程模型dem，包括：
14、构建初始的不规则三角网：将预处理后的点云数据划分成粗略网格，并选取粗略网格中的最低点作为初始的不规则三角网的点；
15、融合区域增长的思想，进行第一次区域增长，将初始的不规则三角网中的点元素邻域内满足特定阈值条件的点直接添加到地形当中，对不规则三角网进行初次加密；
16、将预处理后的点云数据中满足特定阈值条件的点添加到已构成的不规则三角网中，对不规则三角网进行不断的迭代加密，直到不再有新的点添加到不规则三角网中，形成初始地形表面；
17、对于剩下的满足特定阈值条件却没有添加进不规则三角网中的地形点，进行第二次区域增长，将其添加到不规则三角网中；
18、s205：最后将地形中的点构建三角网，形成数字高程模型dem。
19、其中，利用滤波后的点云数据提取边坡范围内的水系特征约束区域，包括：
20、根据水系所在区域的点云数据，设定点云稀疏、高程相近、回波强度弱和水面低于周围陆地作为特征条件，利用单层粗格网提取面积大于预设面积阈值的水域，将满足水系点云特征条件的格网块判断为水系的格网块；
21、利用双层格网提取较窄的水域，通过双层格网的处理，连通去噪并保留水域中的河流；
22、在双层格网提取的基础上，通过拉普拉斯边缘提取算子获得边缘格网，并通过平面离散点集的边界搜索算法求出各个边缘格网中面向水系的边缘点；
23、将边缘点用光滑的曲线连接，形成水系边缘线，水系边缘线所围成的区域即为水系特征约束区域。
24、其中，剔除水系特征约束区域内的三角网，生成带有特征约束的tin三角网，利用三角网顶点高程值内插方法生成等高线，包括：
25、采用两步法建立约束三角网：不考虑约束边界的影响，构建数据集的非约束三角网，在所述非约束三角网中强行嵌入约束边界以构建约束三角网，并删除在水系特征约束区域内生成的三角网；
26、基于约束三角网跟踪等高点：依次判断每条等高线是否与约束三角网的边相交，将与等高线相交的约束三角网内插得到等高点坐标；
27、等高线平滑：采用张力样条函数插补法，设置张力系数值，对所有等高点连接起来得到的折线进行平滑处理，得到光滑的等高线。
28、区别于现有技术，本申请提供的一种基于lidar点云的边坡等高线生成方法，通过对由lidar获取的边坡点云数据进行预处理，采用改进的渐进加密三角网滤波算法，对预处理后的点云数据进行滤波，去除非地面点，得到裸露的地面点，并形成数字高程模型dem，利用滤波后的点云数据提取边坡范围内的水系特征约束区域，剔除水系特征约束区域内的三角网，生成带有特征约束的不规则三角网，并利用三角网顶点高程值内插方法生成等高线。通过本专利技术，能够快速高效地从带有水系约束区域的lidar点云中提取等高线，与传统的等高线提取方法相比，更具科学性、可靠性，节省了大量人工操作，具有效率快和作业精度高的特点。
29、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
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1.一种基于LiDAR点云的边坡等高线生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于LiDAR点云的边坡等高线生成方法，其特征在于，所述对由LiDAR获取的边坡点云数据进行预处理，包括：
3.根据权利要求2所述的基于LiDAR点云的边坡等高线生成方法，其特征在于，所述采用改进的渐进加密三角网滤波算法，对预处理后的边坡点云数据进行滤波，去除非地面点，得到裸露的地面点，形成数字高程模型DEM，包括：
4.根据权利要求1所述的基于LiDAR点云的边坡等高线生成方法，其特征在于，所述利用滤波后的点云数据提取边坡范围内的水系特征约束区域，包括：
5.根据权利要求4所述的基于LiDAR点云的边坡等高线生成方法，其特征在于，所述剔除水系特征约束区域内的三角网，生成带有特征约束的TIN三角网，利用三角网顶点高程值内插方法生成等高线，包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于lidar点云的边坡等高线生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于lidar点云的边坡等高线生成方法，其特征在于，所述对由lidar获取的边坡点云数据进行预处理，包括：
3.根据权利要求2所述的基于lidar点云的边坡等高线生成方法，其特征在于，所述采用改进的渐进加密三角网滤波算法，对预处理后的边坡点云数据进行滤波，去除非地面点，得到裸露的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张司腾，孙伟，陈光明，陈鸿杰，张社荣，谢洪林，易义红，杨赟明，王超，程伟，刘志洪，王一兵，王枭华，杨太强，陈福，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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