一种激光雷达航带高程匹配质量分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及遥感领域，特别涉及一种激光雷达航带高程匹配质量分析方法。
【背景技术】
[0002] 目前，对于三维地形和地表物体需要通过机载激光雷达扫描技术来分析，对于激 光雷达飞行任务来说，按照飞行区域的范围，通常需要进行多个航带的扫描，航带之间存在 一定的重叠区，由于存在飞行姿态测量误差和航带匹配处理误差等因素，需要对激光雷达 航带重叠区内同一地物的点云高程之间的偏差进行评估，目前这种偏差的评价方法主要是 在三维视图中截取航带重叠区剖面，直接量取航带高程之间的偏差，效率低，不能对整个飞 行区域内航带数据进行快速评价。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种激光雷达航带高程匹配质量分析方法，通过对航带数据 设置多层栅格划分，逐一对栅格中的数据进行分别处理，然后通过输出多层栅格数据，实现 对飞行区域内航带高程匹配质量进行快速评价。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种激光雷达航带高程匹配质量分析 方法，包括获取覆盖一个区域的多条航带激光雷达点云数据，多条航带之间分别具有重叠 区，所述点云数据包括每个回波点的平面坐标和高程数据；所述方法包括建立点云数据的 平面坐标栅格化步骤、重叠区栅格数据处理步骤和数据结果输出步骤； 所述建立点云数据的平面坐标栅格化步骤是： 第一步：针对所述每一条航带点云数据中全部回波点的平面坐标范围分别设置栅格， 确定航带边缘栅格单元，并且航带重叠区域栅格的栅格单元对齐重叠，对应所述每一航带 的栅格空间建立回波点高程初始平均值栅格数据层； 第二步：根据回波点的平面坐标，计算获取每一条航带栅格单元范围内的多个回波点 的高程平均值，称为高程初始平均值，然后将高程初始平均值放入所述回波点高程初始平 均值栅格数据层的每一个栅格单元中； 所述重叠区栅格数据处理步骤是： 第一步：根据多条航带的栅格空间的栅格单元平面坐标，确定相重叠的栅格单元，对应 重叠栅格单元建立各航带回波点高程初始平均值的平均值栅格数据层，称为均均式平均值 栅格数据层； 第二步：计算获取每一个重叠栅格单元中各航带回波点高程初始平均值的平均值，称 为高程均均式平均值，然后将高程均均式平均值放入所述均均式平均值栅格数据层的每一 个栅格单元中，并记录重叠航带个数； 所述数据结果输出步骤是：分别输出带有高程初始平均值的高程初始平均值栅格数 据层和带有高程均均式平均值的高程均均式平均值栅格数据层，用于评价航带高程匹配质 量。
[0005] 方案进一步是：所述确定航带边缘栅格单元的方法是采用8临域蚀边算法滤除每 个航带的边缘栅格单元：判断当前栅格单元内回波点个数是否为〇值，如果不为〇值，则读 取8个邻域栅格单元中回波点个数，判断8个邻域栅格单元中回波点个数是否存在0值，如 果存在〇值则当前栅格单元为边界栅格单元，并将当前栅格单元赋予〇值。
[0006] 方案进一步是：所述确定航带边缘栅格单元的方法是采用4临域蚀边算法滤除每 个航带的边缘栅格单元：判断当前栅格单元内回波点个数是否为〇值，如果不为〇值，则读 取上下左右4个邻域栅格单元内回波点个数，判断4个邻域栅格单元内回波点个数是否存 在〇值，如果存在〇值则当前栅格单元为边界栅格单元，并将当前栅格单元赋予〇值。
[0007] 方案进一步是：所述计算获取每一条航带栅格单元范围内的多个回波点的高程平 均值的过程包括的步骤有： 第一步：对应每一条航带设置五层栅格数据层，分别为第一层回波点个数栅格数据层、 第二层回波点高程初始最小值栅格数据层、第三层回波点高程初始最大值栅格数据层、第 四层所述回波点高程初始平均值栅格数据层、第五层回波点高程初始最大值与高程初始最 小值差值栅格数据层； 第二步：获取栅格每一个栅格单元中的回波点个数，然后将回波点个数存入第一层； 根据每一个栅格单元中的多个回波点，找出回波点高程最小值存入第二层；根据每一个栅 格单元中的多个回波点，找出回波点高程最大值存入第三层；根据每一个栅格单元中的多 个回波点，计算出回波点高程平均值放入第四层；根据每一个网格中的多个回波点的最大 值和最小值计算出差值放入第五层； 所述计算获取每一个重叠栅格单元中回波点高程初始平均值的平均值过程包括的步 骤有： 第一步：对应重叠栅格设置五层重叠栅格数据层，分别为第一层是重叠航带个数栅格 数据层、第二层是航带重叠栅格单元内各回波点高程平均值最小值栅格数据层、第三层是 航带重叠栅格单元内各回波点高程平均值最大值栅格数据层、第四层是航带重叠栅格单元 内各回波点高程平均值的平均值栅格数据层及所述均均式平均值栅格数据层、第五层是航 带重叠栅格单元内各层回波点高程平均值最大与最小差值栅格数据层； 第二步：获取重叠航带个数存入第一层；从重叠栅格单元中各航带高程初始平均值找 出高程初始平均值最小值存入第二层；从重叠栅格单元中找出高程初始平均值最大值存入 第三层；从重叠栅格单元中高程初始平均值再算平均值放入第四层；从重叠栅格单元中高 程初始平均值的最大值和最小值计算出差值放入第五层。
[0008] 方案进一步是：所述数据结果输出步骤进一步包括：输出每一条航带栅格中带有 回波点高程最小值栅格数据层、输出每一条航带栅格中带有回波点高程最大值栅格数据 层、输出每一条航带栅格中带有回波点最大值和最小值差值的栅格数据层，用于辅助评价 航带高程匹配质量。
[0009] 本发明的有益效果是：与传统分析方法相比，本发明解决了人工图示比对效率低， 不能对整个飞行区域内航带数据进行快速评价，可以使用计算机自动处理激光雷达航带数 据，实现了对飞行区域内多条航带数据进行比较处理快速评价，可以通过设置不同的网格 的大小重复多次处理，评价结果全面，节省了人力物力。
[0010] 下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明多条航带激光雷达点云数据划分格栅分解示意图； 图2为本发明航带激光雷达点云数据处理流程方框示意图。
【具体实施方式】
[0012] 一种激光雷达航带高程匹配质量分析方法，如图1和图2所示，包括获取覆盖一个 区域1的多条航带a、b、c、d激光雷达点云数据2,它是机载激光雷达扫描系统从不同的方 向对同一区域进行雷达扫描得到的地物回波射点数据，多条航带之间分别具有重叠区，所 述点云数据包括每个回波点的平面坐标和高程数据；它是通过GPS、MU和激光方向矢量等 参数得到回波点三维坐标中得到的，是已知的平面坐标和高程数据，其中，所述方法包括建 立点云数据的平面坐标栅格化步骤、重叠区栅格数据处理步骤和数据结果输出步骤； 所述建立点云数据的平面坐标栅格化步骤是： 第一步：针对所述每一条航带点云数据中全部回波点的平面坐标范围分别设置栅格 3,并且航带重叠区域栅格的栅格单元对齐重叠，即栅格的栅格单元301宽度和长度设置保 证重叠区域栅格单元相对重叠，对应所述每一航带的栅格空间建立回波点高程初始平均值 栅格数据层； 由于有了平面坐标，因此就可以确定每一个回波点的X，Y坐标，针对每一条航带回波 点的X，Y坐标就可以建立对应的栅格单元，并建立对应的栅格单元层表，同理，根据每一个 栅格的坐标就可以做出区域整体的栅格；并且通过对栅格单元和长度调整就可以保证重叠 区域栅格单元相对重叠； 第二步：根据回波点的平面坐标，计算获取每一条航带栅格单元范围内的多个回波点 的高程平均值，称为高程初始平均值，然后将高程初始平均值放入所述回波点高程初始平 均值栅格数据层的每一个栅格单元中； 所述重叠区栅格数据处理步骤是： 第一步：根据多条航带的栅格空间的栅格单元平面坐标，确定相重叠的栅格单元，对应 重叠栅格单元建立各航带回波点高程初始平均值的平均值栅格数据层，称为均均式平均值 栅格数据层； 第二步：计算获取每一个重叠栅格单元中各航带回波点高程初始平均值的平均值，称 为高程均均式平均值，然后将高程均均式平均值放入所述均均式平均值栅格数据层的每一 个栅格单元中，并记录重叠航带个数； 所述数据结果输出步骤是：分别输出带有高程初始平均值的高程初始平均值栅格数 据层和带有高程均均式平均值的高程均均式平均值栅格数据层，用于评价航带高程匹配质 量。
[0013] 实施例中由于航带边缘栅格内回波点可能仅为地面点，也可能仅为植被点，导致 计算的回波点高程差值不稳定，需要去除边缘栅格。因此，所述方法还包括采用8临域蚀边 算法滤除每个航带的边缘栅格，确定航带边缘栅格，或采用4临域蚀边算法滤除每个航带 的边缘栅格，确定航带边缘栅格； 所述8临域蚀边算法滤除每个航带的边缘栅格是：判断当前栅格单元内回波点个数是 否为0值，如果不为0值，则读取8个邻域栅格单元中回波点个数，判断8个邻域栅格单元 中回波点个数是否存在〇值，如果存在〇值则当前栅格