《侵蝕溝地面雷射掃描與無人機遙感監測技術》是2018年6月1日科學出版社出版的圖書，作者是李斌兵、馮林、黃磊。
基本介紹
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《侵蝕溝地面雷射掃描與無人機遙感監測技術》針對實際需求，總結地面雷射雷達和無人機技術在黃土高原侵蝕溝監測及水土保持方面的新研究成果。在地面雷射雷達套用方面，系統介紹利用地面雷射雷達獲取侵蝕溝三維點雲數據、點雲數據的預處理、DEM構建、地形特徵提取以及侵蝕泥沙量估算的方法，並通過實例進行驗證。在無人機套用方面，介紹圖像三維建模的原理與方法，詳細闡述無人機監測侵蝕溝過程中的圖像獲取、外業實施、內業處理、三維模型建立及精度分析的方法，並在野外侵蝕溝監測中進行套用驗證與分析討論。
圖書目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 侵蝕溝監測的目的和意義 1
1.2 侵蝕溝監測的內容和要求 2
1.2.1 侵蝕溝監測的內容 2
1.2.2 侵蝕溝監測的要求 4
1.3 常見侵蝕溝監測技術 4
1.3.1 傳統皮尺、坡度計監測與地形剖面測量儀 4
1.3.2 侵蝕針監測 5
1.3.3 遙感監測 5
1.3.4 高精度GPS 監測 8
1.4 地面三維雷射掃描技術 9
1.4.1 三維雷射掃描技術發展現狀 9
1.4.2 地面三維雷射掃描技術套用於侵蝕溝監測的幾個難點問題 10
1.5 無人機圖像三維建模技術 12
1.5.1 無人機圖像三維建模技術發展現狀 12
1.5.2 無人機圖像三維建模技術套用於侵蝕溝監測的幾個難點問題 13
參考文獻 14
第2章 雷射點雲數據的獲取與預處理 18
2.1 地面雷射掃描系統簡介 18
2.1.1 雷射掃描定位原理 20
2.1.2 雷射掃描點坐標精度 21
2.1.3 點雲數據的特點 23
2.2 雷射點雲數據的獲取 24
2.2.1 點雲採集與處理作業流程 24
2.2.2 實驗數據採集 26
2.3 雷射點雲數據的配準拼接 29
2.3.1 無特徵的點雲配準拼接原理 29
2.3.2 基於特徵的點雲配準拼接原理 30
2.3.3 點雲配準拼接實例 32
2.4 雷射點雲數據的濾波去噪 34
2.4.1 點雲數據的噪聲來源 35
2.4.2 點雲濾波方法 35
2.4.3 點雲濾波的精度評定 36
2.4.4 融合回光強度的表面擬合濾波算法 40
2.5 雷射點雲數據的空洞修補 51
2.5.1 研究現狀 51
2.5.2 空洞邊界提取經典算法 52
2.5.3 基於Loop細分的點雲空洞填補 54
2.5.4 基於Loop細分的點雲空洞填補實驗與分析 56
2.6 雷射點雲數據的壓縮抽稀 62
2.6.1 面向地形數據的點雲數據壓縮抽稀算法 63
2.6.2 點雲數據壓縮抽稀實例 64
2.7 雷射點雲數據的誤差對精度的影響 66
2.7.1 地面雷射掃描誤差分析 66
2.7.2 點雲配準誤差傳播模型 66
參考文獻 70
第3章 三維雷射點雲數據的DEM 構建 72
3.1 DEM插值算法 72
3.2 構建實驗區DEM 74
3.2.1 數據檢驗 74
3.2.2 DEM構建 76
3.2.3 DEM精度評定 78
參考文獻 81
第4章 點雲地形特徵提取 82
4.1 基於DEM的地形特徵提取 82
4.1.1 地物提取與分析 82
4.1.2 侵蝕特徵提取及分析 83
4.2 基於魯棒統計的點雲法向量估計 84
4.2.1 相關研究 85
4.2.2 提出的算法 87
4.2.3 實驗與分析 92
4.3 基於LiDAR點雲的曲率計算 98
4.3.1 基於MLS法的曲率計算原理 99
4.3.2 基於MLS法的曲率計算方法 100
4.4 基於LiDAR點雲的谷脊線提取 104
4.4.1 點雲特徵線提取研究現狀 104
4.4.2 谷脊線的曲率特性 105
4.4.3 谷脊線提取算法描述 107
4.4.4 曲面擬合點雲鄰域點選擇 108
4.4.5 谷脊點的判定 108
4.4.6 谷脊點的平滑收縮與谷脊線的生成 109
4.4.7 實驗與分析 111
參考文獻 118
第5章 基於地面三維雷射掃描點雲的侵蝕溝變化分析 121
5.1 研究現狀 121
5.1.1 侵蝕溝變化分析的研究與發展 121
5.1.2 基於地面雷射點雲的地形變化分析方法與分類 122
5.1.3 基於點雲的地形變化判定 124
5.2 研究區域與實驗數據 125
5.3 基於點到點距離的點雲變化比較算法 126
5.3.1 算法原理 126
5.3.2 算法描述 127
5.3.3 實驗與分析 127
5.4 基於點到模型距離的點雲變化比較算法 130
5.4.1 算法原理 130
5.4.2 算法描述 130
5.4.3 實驗與分析 131
5.5 基於多尺度模型到模型距離的點雲變化比較算法 135
5.5.1 算法原理 135
5.5.2 算法描述 136
5.5.3 關鍵步驟與參數 137
5.5.4 實驗與分析 140
5.6 侵蝕溝泥沙負載量的估算及不確定性分析 149
5.6.1 測量過程隨機誤差 149
5.6.2 泥沙負載量不確定性及修正方法原理 150
5.6.3 結果與分析 154
參考文獻 160
第6章 基於圖像重建技術建立三維地面模型 161
6.1 基於圖像重建技術建立三維地面模型的技術路線 161
6.2 基於匹配特徵點的稀疏重建 162
6.2.1 特徵點檢測及常用算法 163
6.2.2 SIFT特徵提取與匹配 164
6.2.3 Harris角點檢測 166
6.2.4 融合Harris特徵的SIFT描述與匹配 168
6.2.5 光束法平差 173
6.2.6 SFM計算流程 173
6.3 稠密重建及DEM構建 176
6.3.1 稠密重建 176
6.3.2 針對三維地形重建的改進面片擴展方法 177
6.4 實驗驗證及結果分析 182
6.4.1 室內實驗驗證及結果分析 182
6.4.2 切溝實驗驗證及結果分析 189
參考文獻 191
第7章 基於無人機的切溝三維建模與分析 194
7.1 實驗流程 194
7.2 實驗硬體設備與軟體工具 197
7.2.1 無人機——DJI Inspire 1 197
7.2.2 RTK GPS——FIOF A30 198
7.2.3 航路規劃軟體——Pix4D capture 198
7.2.4 三維建模軟體——Agisoft PhotoScan 199
7.3 實驗區域情況 200
7.3.1 實驗地點 200
7.3.2 切溝情況 200
7.4 外業實施過程 201
7.4.1 航路規劃與執行 201
7.4.2 地面控制點布置與量測 208
7.5 內業處理過程 210
7.5.1 相機模型與校準 210
7.5.2 航圖導入與檢查 213
7.5.3 POS信息處理 215
7.5.4 相機內/外參數解算 216
7.5.5 連線點的編輯與修整 217
7.5.6 相機參數最佳化 218
7.5.7 空間配準 221
7.5.8 稠密點雲構建 222
7.5.9 柵格高程模型構建 222
7.5.10 三角格線構建 223
7.5.11 紋理映射 224
7.5.12 正射影像 225
7.6 獨立切溝實驗結果與分析(傾斜攝影) 225
7.6.1 航圖獲取 225
7.6.2 POS信息處理 227
7.6.3 地面控制點量測 227
7.6.4 相機參數解算 228
7.6.5 地面控制點標記 231
7.6.6 相機參數最佳化 232
7.6.7 稠密點雲構建 236
7.6.8 DEM模型構建 237
7.6.9 TIN模型構建 238
7.6.10 正射影像構建 239
7.7 整體溝系實驗結果與分析(正射攝影) 239
7.7.1 航圖獲取 239
7.7.2 POS信息處理 240
7.7.3 地面控制點量測 240
7.7.4 相機參數解算與最佳化 241
7.7.5 DEM模型構建 244
7.7.6 正射影像生成 244
參考文獻 246
