機(jī)載lidar系統(tǒng)檢校方法研究

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1、分類號(hào):P2310710-2010126048碩士學(xué)位論文機(jī)載LiDAR系統(tǒng)檢校方法研究朱劍鋒導(dǎo)師姓名職稱隋立春教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱攝影測(cè)量與遙感論文提交日期2013年5月1日論文答辯日期2013年6月1日學(xué)位授予單位長(zhǎng)安大學(xué)ResearchonSystemCalibrationofAirborneLiDARADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhuJianfengSupervisor：Prof.SuiLichunChang’anUniversity,Xi’an,China摘要機(jī)載LiDAR作

2、為一種新型對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，能快速獲取大范圍地形表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)，進(jìn)而得到高精度、高分辨率的DSM和DEM，因此受到各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注。經(jīng)過(guò)十幾年來(lái)的快速發(fā)展，機(jī)載LiDAR在硬件和系統(tǒng)集成方面已經(jīng)相當(dāng)成熟，目前國(guó)際市場(chǎng)上已有不少成熟的商業(yè)系統(tǒng)。然而相對(duì)于機(jī)載LiDAR系統(tǒng)的硬件技術(shù)，機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)的后處理與應(yīng)用研究則發(fā)展緩慢，其中，制約其發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一是機(jī)載LiDAR系統(tǒng)誤差的消除。系統(tǒng)誤差是影響機(jī)載LiDAR精度的主要因素，而系統(tǒng)檢校又是消除系統(tǒng)誤差的主要方法，盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)此已有不少的研究，但是目前仍然缺乏一種標(biāo)準(zhǔn)的檢校方法。本文在機(jī)載LiDAR系統(tǒng)定位原理的基礎(chǔ)上，定量

3、分析系統(tǒng)誤差的影響，建立誤差模型，進(jìn)而提出了兩種系統(tǒng)檢校的方法。論文的主要內(nèi)容如下：1.介紹了機(jī)載LiDAR的系統(tǒng)組成及其工作原理，推導(dǎo)了機(jī)載LiDAR的幾何定位方程。2.分析了影響機(jī)載LiDAR定位精度的各種系統(tǒng)誤差源，并根據(jù)機(jī)載LiDAR的幾何定位方程重點(diǎn)對(duì)安置角誤差的影響進(jìn)行了定量分析。3.根據(jù)安置角誤差的影響，設(shè)計(jì)了一種手工檢校安置角的方法，并推導(dǎo)出相應(yīng)的檢校公式；根據(jù)系統(tǒng)定位原理，建立相應(yīng)的誤差模型，提出了一種自動(dòng)檢校安置角的方法；并使用實(shí)測(cè)檢校場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)本文提出的兩種檢校方法進(jìn)行測(cè)試。研究機(jī)載LiDAR的系統(tǒng)檢校方法，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的檢校軟件，是提高其數(shù)據(jù)精度的關(guān)鍵所在，

4、也是目前機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)處理研究的熱點(diǎn)之一。本文的研究對(duì)機(jī)載LiDAR系統(tǒng)檢校研究具有一定的實(shí)用參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：機(jī)載LiDAR、系統(tǒng)誤差、系統(tǒng)檢校、安置角iAbstractAsanewkindofearthobservationtechnologies,airborneLiDARcanquicklyobtainthethree-dimensionalcoordinatesofthesurfacepointsofawiderangeofterrain,andthengettheDSMandDEMwithhigh-precisionandhigh-resolution,and

5、thereforegetconcernofvariousfields.Aftertenyearsofrapiddevelopment,thehardwareofairborneLiDARsystemisbecomingmoreandmoremature,andalsotherearealotofmaturebusinesssystemsontheinternationalmarket.However,relativetothehardwaretechnologyofAirborneLiDARsystem,thedevelopmentofdatapost-processinga

6、ndapplyingresearchofairborneLiDARisslower.OneofthekeyissuesrestrictingitsdevelopmentistheeliminationofairborneLiDARsystemerror.ThesystematicerroristhemainfactoraffectingtheairborneLiDARaccuracy,andthesystemcalibrationisthemainmethodtoeliminatesystematicerrors.Althoughtherehavebeenalotofrese

7、arch,butthereisstillalackofastandardcalibrationmethod.Therefore,onthebasisofairborneLiDARpositioningprinciple,thisthesisdoesaquantitativeanalysisoftheimpactofthesystematicerrorsandpresentstwomethodsofsystemcalibration.Themaincontentofthisthesisisasfollow