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oe1(光电查) - 科学论文

10 条数据
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  • 基于机载激光雷达数据的电力塔重建启发式方法

    摘要： 基于机载激光雷达数据的电力塔架启发式重建方法研究 机载激光雷达点云数据的对象重建是摄影测量与遥感领域的研究热点。电力基础设施监测对输电安全至关重要。本文提出一种结合数据驱动与模型驱动策略的机载激光雷达点云电力塔架启发式重建方法，该方法适用于高压输电系统中广泛使用的电力塔架。 从结构上看，电力塔架可分为塔身与塔头两部分。重建流程按序组装这两个部分：首先采用基于RANSAC算法的数据驱动策略重建塔身，通过该算法拟合四条主塔腿；其次借助预定义的3D塔头模型库，采用模型驱动策略重建塔头——其中通过形状上下文算法识别塔头类型，并利用耦合模拟退火算法的Metropolis-Hastings采样器估算参数。 本方法具有两大优势：(1)针对不同塔架部件采用最优重建策略，对噪声和部分缺失数据具有鲁棒性；(2)由于塔身重建结果提供了原始点云信息，且塔头重建过程中利用了参数间关系，使得塔头模型参数估计时的参数数量与搜索空间均大幅缩减。 实验结果表明，该方法能高效重建电力塔架，重建模型与原始数据间的平均残差小于0.3米。

    关键词： 3D塔架重建、机载激光雷达、Metropolis-Hastings采样器、随机抽样一致算法（RANSAC）、模拟退火

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 用于激光雷达数据采集的飞行配置对人工林单木数据提取的影响

    摘要： 过去几十年间，多项研究致力于从激光雷达数据中提取森林变量。尽管这些研究显示出巨大潜力，但激光雷达数据获取过程的高昂成本阻碍了该技术成为林业应用的实用技术。与任何其他数据采集技术一样，激光雷达测量成本由固定成本和可变成本构成。其中可通过优化调整的可变部分，主要取决于飞行时长等因素。而飞行时长主要由所采用的测量飞行配置决定。本文旨在探究不同作业参数对各类人工林的影响，为开展合理的成本效益分析提供依据。通过以森林资源清查数据为参照，从自动检测单木数量、单木高度及材积等维度评估了不同配置方案。实验表明：采用飞行时长相差3.5至10倍的配置方案仍能获得兼容性结果；且在给定点密度条件下，应优先选择较低飞行高度的配置方案。

    关键词： 体积、遥感、森林测量、机载激光雷达、树高、渐进加密、操作参数

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 一种蓝绿激光穿透海面的快速分析方法

    摘要： 快速估算蓝绿激光通过波动海面时的传输特性（如折射角和透射率），对于修正机载激光雷达（LiDAR）作业参数、探测深度及反探测预警至关重要。然而复杂环境因素（如风浪）会改变海面几何形态，显著影响蓝绿激光传输特性的快速获取。针对该问题，本文提出一种快速分析方法，可基于不同风向风速驱动的波动海面，快速计算蓝绿激光透射率与折射角。该方法通过建立风驱三维海浪模型描述随时间变化的波面空间分布，结合提出的网格划分方法分析扫描激光光斑的传播路径，进而利用并行计算快速获取光路透射率与折射角。仿真结果表明：相比传统序贯计算解析方法，本方法可降低70%的时间消耗。本文给出了不同风况下波动海面透射率与折射角的统计规律，可为复杂环境下机载激光雷达传输特性的快速计算提供基础依据。

    关键词： 蓝绿激光、海面、折射角、波浪模型、传输特性、透射率、机载激光雷达

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用多时相数字航空彩色红外影像改进中欧混交林基于激光雷达的树种制图

    摘要： 数字彩色红外（CIR）航空影像在全球多地已实现常态化采集，是森林资源监测评估的宝贵数据源。然而这些数据用于自动化单木树种识别的潜力尚未充分挖掘。要最大化发挥数字CIR航空影像在单木树种识别中的作用，可将其与激光雷达（LiDAR）系统和三维分割算法等现代互补遥感技术相结合。本研究探讨了多时相数字CIR正射影像能否提升德国东部温带混交林基于机载LiDAR的单木树种识别精度。结果表明：不同视角-光照条件下获取的多时相数字CIR正射影像纹理特征具有树种特异性，将这些纹理特征与LiDAR指标结合后，识别总体精度达77.4%（Kappa系数0.68），显著优于单独使用LiDAR数据（总体精度69.3%，Kappa系数0.58）。其中近红外波段平均灰度值对分类贡献最大。研究表明，多时相数字航空影像与机载LiDAR数据的协同运用，有望实现中欧混交林单木树种的高精度分类。

    关键词： 数字CIR正射影像、纹理特征、多时相、树种、机载激光雷达

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 机载激光雷达获取的叶面积密度：温带阔叶林生态系统中传感器与分辨率的比较

    摘要： 在碳封存中起关键作用的森林过程（如光能利用效率、光合能力及微量气体交换）与森林冠层的三维结构密切相关。然而叶片性状的垂直分布并不均匀——由于光照和环境条件差异，冠层不同垂直位置的叶片具有独特的生理特性，这使得其碳储量高于冠层光照均一的情况。基于这种冠层内变异特征，三维结构性状对提升地球系统模型对全球碳循环与储存的估算精度、深入理解干扰因素对森林生态系统碳封存的影响至关重要。 本研究采用R编程语言开发了一套可复现的开源方法，通过机载激光雷达估算叶面积密度（LAD，单位体积总叶面积）。运用该方法，我们对比了美国马里兰州史密森环境研究中心两套机载激光雷达系统（NEON AOP与NASA G-LiHT）的LAD估算结果，这两套系统在测量规范、仪器参数、采集目标及激光脉冲密度方面存在差异。研究进一步探讨了分析空间尺度、冠层穿透能力及脉冲密度差异对LAD和叶面积指数（LAI）估算的影响，并提出提升估算精度的解决方案。 机载激光雷达获取的LAD数据可描述整个景观尺度的森林三维结构，这些信息能为以下决策提供依据：地上生物量与生产力估算、森林对大尺度干扰的响应评估、干旱对森林健康的影响分析、鸟类栖息地?；?，以及诸多其他重要森林过程与响应研究。

    关键词： 叶面积密度、机载激光雷达、叶面积指数、森林结构

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 利用多时相机载激光雷达模拟地上碳动态：来自地中海林地的启示

    摘要： 林地是全球极为重要的碳汇，但在未来气候变化下可能丧失这一功能。对这些林地进行有效的大规模监测，对减缓和适应气候变化具有关键作用。地中海林地虽然碳密度较低，但由于其分布广泛而储存着重要的全球碳储量，且该地区预计未来一个世纪将变得更加炎热干燥，因而尤为脆弱?；丶す饫状镆驯还衔呔忍蓟嫱嫉淖吭椒椒ǎ视醒芯坷枚嗍毕嗉す饫状锊饬可痔纪?，更无针对地中海林地的应用。我们采用西班牙中部某区域的多时相（间隔5年）机载激光雷达数据集，估算典型混交阔叶和/或针叶地中海林地的地上生物量（AGB）及碳动态。通过激光雷达数据的实地校准，生成了2006年和2011年的网格化AGB地图，并估算了相应的AGB变化量?；诩す饫状锏腁GB增长估算值（1.22 Mg ha?1 yr?1）与两个独立来源（西班牙国家森林清查和基于年轮的分析，分别为1.19和1.13 Mg ha?1 yr?1）高度吻合。我们利用激光雷达碳通量测量参数化了一个简单的森林动态模拟器，并用其探究四种火灾发生情景。在未受干扰（无火灾）条件下，未来100年生物量和碳的积累呈现加速趋势，平均碳封存速率为1.95 Mg C ha?1 yr?1。当火灾概率增至0.01（火灾回归周期为100年，与气候变化预测一致）时，该速率降低近三分之一。我们的研究表明，多时相激光雷达测量在绘制林地碳通量及为碳动态模型提供参数方面具有强大能力。未来激光雷达仪器的空间部署，将为开展大规模森林碳储量监测铺平道路，从而为应对未来环境变化的管理和治理决策提供依据。

    关键词： 火灾情景、气候变化、地上生物量、地中海林地、碳动态、机载激光雷达

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 利用多时相机载激光雷达数据开展社区尺度住宅建筑飓风后多层次损伤评估

    摘要： 建筑损毁评估是重大飓风事件后的关键任务。考虑到飓风过后立即进入受灾区域存在困难，利用遥感数据支持建筑损毁评估是一个合理的选择。然而，基于遥感的损毁评估方法通常只能检测到严重受损的建筑。本研究提出一种基于机载激光雷达的社区尺度多级飓风损毁评估方法。该方法首先采用基于密度的算法提取建筑群，进而提出一种新颖的群组匹配算法稳健地匹配灾前与灾后建筑群。通过计算屋顶面积与体积、朝向及形状等多项特征作为建筑损毁指标，随后运用分层判定流程确定每个建筑对象的损毁程度。研究结果表明，本方法能够实现：1）识别建筑对象；2）提取损毁特征；3）表征单体建筑物的损毁程度。

    关键词： 飓风灾害评估、点云处理、几何计算、机载激光雷达、数据聚类

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 搭载于无人机系统的激光雷达对岩壁进行的结构测绘

    摘要： 对岩壁进行结构测绘以确定断裂方向，可为采矿作业提供关键地质信息。一架直升机式无人机系统（旋翼直径2米；起飞质量35公斤；有效载荷质量11公斤）搭载高分辨率激光雷达，在加拿大硅灰石矿区对一组75米长、10-15米高的相邻四面岩壁进行了成像。研究选取了地面以上41.7米飞行高度、约41.7°入射角获取的点云数据（密度484点/平方米）进行结构测绘。首先采用泊松曲面重建法对点云进行网格化处理，随后通过重新网格化实现均匀的单元尺寸分布。使用360°色相-饱和度-亮度色轮可视化重建后的泊松网格时，高断裂密度区域得以凸显；而180°色轮则突出了条带状地质特征。共识别出两组节理（走向/倾角分别为156°/82°和241°/86°）。18次虚拟走向测量值与13次虚拟倾角测量值中，均有90%以上与人工罗盘测量结果相差不超过10%。本研究表明，通过无人机搭载激光雷达获取三维图像并处理，可实现大型岩壁结构测绘任务的自动化。

    关键词： 岩石裂缝、露天采矿、机载激光雷达、无人直升机、三维成像

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 俯仰角波动对机载激光雷达沿飞行方向前向探测的影响

    摘要： 沿飞行方向的前向机载激光雷达探测可用于晴空湍流（CAT）预警，有助于预防人员伤亡或致命航空事故。该概念的验证已在DELICAT（基于激光雷达的晴空湍流探测演示）项目框架内展示。然而，DELICAT测量中观测到但未解释的信号强度剧烈变化，有时表明需要更深入理解几何因素导致的观测误差。本文讨论了与该技术相关的潜在误差源——飞行参数波动可能造成探测光束随机偏离前向飞行轨迹，从而引发强烈信号变化。我们分析了最重要的前向探测飞行参数（俯仰角）波动所导致的后向散射激光雷达信号变化。文中考虑的波动值对应民航补偿陀螺平台的误差极限。当气溶胶浓度变化时，未被波束转向装置补偿的俯仰角波动部分，可能导致显著信号变化，这些变化可能被误判为风切变、湍流或气溶胶层的快速演变。我们制定了识别俯仰角波动所致信号变化的判据，证明这些波动对较小垂直尺度气溶胶变化的影响更为显著。文中还展示了DELICAT观测实例，其中明显体现出俯仰角波动的影响。

    关键词： 晴空湍流、信号变化、俯仰角波动、气溶胶团簇、机载激光雷达

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 利用机载激光雷达评估冲积平原液化易发性：以2012年艾米利亚地震序列区（意大利）为例

    摘要： 我们报告了意大利北部波河平原地区的一个案例研究，该地区在2012年艾米利亚地震序列期间发生了显著的液化相关土地和财产损失。我们利用1米像素的激光雷达数字地形模型（DTM）和2012年艾米利亚同震液化数据集，(a)对波河平原区域进行了详细的地貌学研究，(b)定量定义了经历不同程度液化现象的地貌特征的液化易感性。主要发现之一是，河流起源的线性地形高地——连同决口扇、废弃河床和非常年轻的土地复垦区——成为液化现象发生的优先位置。此外，我们定量定义了一个理想河流环境中液化易感性的等级。我们观察到，在河流地貌处发现了非常高的液化易感性，在距已绘制河流地貌100米和200米缓冲距离内具有高至中等的液化易感性，而在河流地貌及其相关缓冲区之外则具有低液化易感性。与常规可用的地形数据和/或航空影像相比，激光雷达数据显著提高了制图精度。这些结果对于准确的灾害和风险评估以及土地利用规划具有重要意义。我们提出了一种简单的地貌学方法来估算液化易感性。我们的发现可应用于艾米利亚以外具有类似河流主导环境且易受重大地震危害影响的地区。

    关键词： 地貌学方法、机载激光雷达、2012年艾米利亚地震、液化易感性、河流冲积平原

    更新于2025-09-04 15:30:14