测绘方面论文范文参考关于测绘方面的优秀论文范文【10篇】

测绘方面论文范文参考关于测绘方面的优秀论文范文【10篇】 地面激光扫描作为一种快速获取三维场景的有效手段,近年被广泛用于历史建筑测绘.然而,地面激光扫描技术在大规模建筑测绘项目中的应用目前仍然面临效率低下的现实.根据在理论研究和建筑测绘实践中积累的经验,作者将影响建筑测绘作业效率的原因归结为三个瓶颈问题：严重依赖人机交互的点云配准、点云识别和滤波以及建筑三视图的测绘.本文的作者围绕以上三个关键问题开展了相关研究.在多站点云自动配准方面,作者提出基于标靶精确定位和匹配的多站点云自动配准方法；在点云识别和滤波方面,作者提出基于颜色的点云分割方法和基于扫描点统计的点云滤波方法,实现了基于光滑约束的点云分割和基于邻域主成分分析的点云分类方法；在建筑三视图测绘方面,作者提出基于正射深度影像的建筑特征线划自动提取方法.此外,在点云中特征点检测方面,作者改进了开源点云处理软件Point Cloud Library的角点检测方法.本文的研究成果可以有效提高以地面激光扫描为数据获取主要手段的大规模建筑测绘的作业效率.同时,本文提出的方法与技术也将为解决摄影测量和计算机视觉领域中的相关问题带来帮助. 机载LiDAR是一种新型的空间对地观测技术,具有获取数据精度高、速度快、范围大,采样密度高、直接获取三维坐标、有一定的穿透性、多重回波及回波强度信息、同步获取多光谱影像等特点,是对传统摄影测量与遥感技术的进一步发展,解决了山区、滩涂、戈壁、森林、海岛礁等特殊地区建立高精度数字高程模型的难题,可以说其是测绘技术发展的一个里程碑. 由于机载LiDAR系统组成单元的多样性,以及安装平台在高空的运动性,使得机载LiDAR扫描数据受到多种误差的影响,造成其原数据中不仅含有偶然误差和粗差,而且还存在系统误差；另一方面,机载LiDAR系统采用准随机方式采样,对采样点没有进行分类标记；机载LiDAR数据的这些特点,决定了其在使用前必须进行相应的误差处理和分类,同时,这也是目前机载LiDAR在工程实践中遇到的最大难题之一.论文结合江苏省省级基础测绘高程更新项目机载LiDAR数据,在充分分析机载LiDAR扫描数据基础上,对机载LiDAR数据中存在的粗差点剔除方法、地面点与地物点分离的滤波算法、系统误差补偿方法等关键技术进行了研究,使得数据成果能够满足省级基础测绘高程更新要求；另外,为完善省级基础测绘手段,对海上测绘新技术船载LiDAR系统进行简单介绍和研究. 论文主要对以下内容进行了研究： 1)简要介绍了机载LiDAR系统组成和工作原理,分析了影响机载LiDAR数据的误差源,并探讨了机载LiDAR点云数据特点和经典的粗差点剔除方法、地面点与地物点分离的滤波算法、系统误差检验方法及剔除策略. 2)基于拟合平面的极低点剔除 研究了机载LiDAR点云数据极低点剔除的方法和流程.在现有粗差处理算法归纳和分析的基础上,针对局部区域高程突变思想,提出了一种基于最小二乘拟合平面的极低点剔除方法和流程.首先以目标点为中心建立一个体元,然后对体元中的激光点进行预处理,以便消除其中较高部分的地物点,再利用剩下的激光脚点采用最小二乘法拟合一个接近地面的平面,最后判断该点与拟合平面的距离,决定该点是否为极低点.利用ISPRS第3工作组提供的4个子样机载LiDAR数据,对基于拟合平面的极低点剔除方法进行了实验,并对实验结果进行了定性分析. 3)基于多区域增长的滤波 结合点云数据特点和现实地形的多样性,研究了地面点与非地面点分离的方法.在对已有基于各种假设提出的滤波算法分析的基础上,提出了一种基于多区域增长的地面点与非地面点分离的滤波算法和流程：首先对整个测区进行窗口划分,然后将窗口内的最低点做为种子点,按照设定的坡度阈值与其邻域内的激光脚点进行比较,判别该激光脚点是否标记为地面点；以此法比较其邻域内的其它激光脚点,直至比较完毕；然后对窗口内标记为地面点的激光脚点继续做区域增长,直到再没有新的地面点增加为止；再按照同样的方法对其余窗口进行地面点区域增长,直至覆盖整个测区；最后,对窗口重新划分,标记的地面点继续在窗口内做区域增长；如此,对地面点与非地面点进行分类.利用ISPRS第3工作组提供的6个子样机载LiDAR数据和江苏省测绘地理信息局提供的2个区域的机载LiDAR数据,对基于多区域增长的滤波算法进行了实验,并进行了定量和定性分析. 4)基于最小二乘配置的系统误差补偿 研究了机载LiDAR数据系统误差补偿方法.在总结和分析已有系统误差剔除或消弱方法的基础上,基于“数据驱动”的理论,提出了一种顾及偶然误差和倾向参数的最小二乘配置的系统误差补偿方法：首先,采用网络RTK采集试验区内一定数量点的三维坐标数据,并提取相对应位置的机载LiDAR高程值,然后对其进行统计检验,判定其系统误差是否存在,再将其中存在的系统误差看作一个倾向参数,利用最小二乘配置建立数学模型去估计检测点的倾向参数和最优值,根据此倾向参数对试验区的所有激光脚点进行系统误差补偿.最后,基于机载LiDAR数据设计了省级基础测绘高程更新的技术方案. 5)基于船载LiDAR的海岛礁测绘 采用船载LiDAR系统进行海岛礁测绘方面的研究.本文在初步研究的基础上对船载LiDAR测量系统特点、单元组成及其主要功能、算法流程进行了介绍；还对扫描点云数据校正前后的点云图进行了定性分析；最后,利用位于黄海海域中两个岛屿的船载LiDAR扫描数据,经数据抽稀、粗差点剔除、地面点与地物点分类等处理工作,生成了等高线图. 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种主动的航天、航空遥感手段,可以全天时、全天候的工作,目前已经成为高分辨对地观测和全球资源管理的重要手段之一,并广泛的应用于其它领域.相应的,SAR成像算法经过了四十多年的发展,尤其伴随着近些年数字处理技术的发展,也已经日趋成熟,具备了高效性、实用性、稳健性及高精度.宽测绘带和高分辨是SAR成像算法研究的两个最重要的目标.宽测绘带能够使雷达实现对较大场景区域的监测,减少雷达对敏感区域的重访次数.高分辨率是雷达能否准确表征目标特征的一个最重要的指标,其中距离向分辨率由发射信号的带宽决定,方位向分辨率由多普勒带宽决定.越来越多的实际应用要求SAR需要具备高分辨和宽测绘带的能力,因此高分辨宽测绘带(High Resolution Wide Swath,HRWS)SAR成像已经成为了研究的热点之一.星载SAR由于其飞行轨道一般为距离地面几百公里的高空,较小的波束就可以覆盖到较宽的测绘带,因此HRWS算法研究多是针对星载SAR系统.然而,由于“最小天线面积”的限制,星载SAR系统为了保证方位向的分辨率,通常采用较高的脉冲重复频率,这将不可避免的产生距离模糊问题.因此,研究解距离模糊成像算法是HRWS成像的一项关键技术.在HRWS成像中,总的测绘带宽为解模糊后得到的所有子测绘带的宽度之和,在子测绘带数量一定时,每一个子测绘带的宽度决定了总的测绘带宽.在子测绘带数目固定时,为了获取尽可能大的测绘带宽,每个子测绘带的宽度一般是较大的,此时对SAR成像算法的性能提出了更高的要求.SAR成像算法本质上是一个二维解耦合操作,通过二维解耦合进行分维成像处理.在宽测绘带下,回波信号的耦合项表现出较强的空变特性,这增加了场景边缘点成像难度,使得精确成像变得困难.本文针对单通道和多通道星载SAR分别提出了解距离模糊的成像算法,在获取方位高分辨的同时实现距离宽测绘带SAR成像.同时,针对子测绘带成像性能提升进行了研究,提出了三种基于切比雪夫多项式的变标类算法,分别为线性频调变标类算法的线调频变标算法(Chirp Scaling,CSA)、频率变标算法(Frequency Scaling Algorithm,FSA)和非线性调频变标算法(Nonlinear Chirp Scaling Algorithm,NCSA),获得了高质量的成像结果.综上所述,本文针对高分辨宽测绘带SAR成像及SAR算法性能提升方面展开研究,主要工作概况如下:1.针对单通道SAR提出了一种脉间相位编码算法以实现高分辨宽测绘带成像.该算法通过引入初始调制相位,利用回波方程建立线性方程组,实现了将距离模糊的不同子测绘带的回波分离开,取得了很好的成像效果,相对于多天线方法解模糊具有系统复杂度低、容易实现等优点.2.提出了利用压缩感知技术解距离模糊实现高分辨宽测绘带成像的算法.压缩感知技术可以利用有限的采样数据以极大的概率恢复稀疏信号,并且具有高分辨率、低旁瓣成像等优点.该算法采用MIMO-SAR(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)体制,利用步进调频信号保证发射信号的正交性,通过构建在存在距离模糊时的匹配滤波稀疏基,利用压缩感知技术进行解距离模糊的同时完成了距离向脉压和距离徙动校正.该算法具有较高的保相性,能很好的保留相位历程信息.然后,采用常规成像算法进行方位脉压成像.若系统采用的PRF较低,还可以通过MIMO-SAR进行多通道接收信号,先进行方位拼接,得到方位不模糊的信号再进行解距离模糊处理.3.在正侧视和小斜视情况下,传统线频调变标算法以及频率变标算法在大场景成像时,场景边缘点质量较差.针对此情况,我们提出了将切比雪夫多项式与SAR成像算法相结合的成像算法.新形式的算法采用切比雪夫多项式逼近取代了原算法中的泰勒级数展开,得到了更加精确的信号二维频谱,接着该算法利用光学系统抽象出的数学模型确定变标函数实现距离徙动校正.由于切比雪夫多项式的性质,该算法可以有效限制二维频谱近似误差的上界范围,从而改善了场景边缘点的聚焦效果,增加了场景的聚焦深度.4.在大斜视成像时,由于距离向和方位向存在严重的耦合问题,这降低了图像的聚焦效果.原始非线性调频变标算法通过三次相位滤波在一定程度上改善了聚焦效果,但随着斜视角的增加和场景幅宽的增大,聚焦效果逐渐变差.本文在提出了基于切比雪夫多项式的线频调算法和频率变标算法后,将切比雪夫多项式推广到了大斜视模式成像,提出了新形式的非线性调频变标算法,从而使大斜视模式时边缘点成像效果得到了提升,增加了聚焦深度,改善了大场景聚焦效果. 星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种高分辨率的微波遥感手段,在军事和民用方面都有重要的应用价值.当前,不同的应用对SAR成像的分辨率、测绘带宽、极化形式等提出了越来越多的要求,为了在同一个平台上满足多种应用需求,具备多种工作模式成为未来SAR卫星技术的发展趋势.星载多模式SAR是指除了常规条带成像模式以外,系统还可以工作在Scan SAR、聚束、TOPS/inverse TOPS和滑动聚束等成像模式下.这些工作模式通过不同的工作时序控制和波束控制,在分辨率和测绘带等性能之间进行折衷,极大地丰富了星载SAR的观测能力.目前,国内外在星载SAR单种工作模式上的研究都已经相对成熟,但对星载多模式SAR的研究大多针对一种或较为相近的几种模式进行.本文以整体的思路研究多种工作模式,通过对星载多模式SAR回波信号的统一建模,研究多模式成像处理的通用算法,以及多模式成像性能分析和参数设计的一般性方法,试图建立星载多模式SAR成像技术研究的统一理论框架.在此基础上,针对当前存在的问题和未来发展趋势,提出了区域TOPS、全极化TOPS和组合TOPS三种新的工作模式.论文主要的研究内容如下:第二章研究了星载多模式SAR的信号建模与仿真.首先,介绍了各工作模式的工作原理.然后,在条带模式SAR信号模型的基础上,建立了多模式SAR信号的统一模型.在此基础上,分析了多模式信号的方位多普勒特性,总结了各模式时频关系的异同之处,初步讨论了在成像处理时各模式的需求以及各模式的性能.最后,设计并实现了多模式星载SAR仿真系统,给出了高分辨率聚束模式的点阵目标仿真和宽测绘带TOPS模式的分布目标回波仿真实例.本章研究成果为后文通用成像处理算法、统一的成像性能分析和参数设计的研究建立了理论与仿真基础.第三章研究了星载多模式SAR的成像处理算法.首先,研究了时/频域扩展技术的原理,并归纳出基于时/频扩展技术的星载多模式SAR成像处理方法.然后,研究了分数阶傅利叶变换/时频变换的原理,归纳出基于时频变换技术的星载多模式SAR成像处理方法.在对比分析两种技术特点的基础上,结合频域扩展和时频变换技术,提出了一种TOPS模式的高效成像处理算法,与已有算法相比,提速35%以上,在TOPS模式成像算法基础上,扩展了通用的多模式成像处理算法,算法共用核心模块,通过对部分模块的组合调整,可以处理条带模式、Scan SAR模式、聚束模式、TOPS/inverse TOPS模式和滑动聚束模式的数据,论文给出了算法的具体处理流程,并通过点阵目标和分布目标的仿真实验验证了算法的有效性.第四章研究了星载多模式SAR的成像性能分析和参数设计问题.成像性能分析方面,首先,结合第二章信号建模与信号特性分析的研究结果,分析了各成像模式的分辨率和测绘范围,然后,推导了多模式星载SAR的点目标雷达方程和分布目标雷达方程,并分析了多种成像模式天线方向图照射特点及其对信噪比的影响,最后,对多种成像模式的模糊特性进行了分析,推导了多模式SAR的模糊度计算方法.系统参数设计方面,提出了星载多模式SAR系统参数设计的一般流程,在此基础上,首先针对多模式波束方位向扫描的问题,研究了波束电扫描对脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)选择的影响问题,然后,根据工作特点,将星载多模式SAR系统分为单测绘带非连续测绘和多子测绘带连续测绘两类,研究了两类系统的系统参数设计一般方法,并提出了一种TOPS模式的系统参数设计方法.第五章针对当前工作模式存在的问题和未来发展趋势,提出了几种新工作模式.首先,通过分析多种工作模式下分辨率和测绘带宽的关系,提出了“区域TOPS”的概念,能够用于对局部区域的高分辨率和/或宽测绘带观测,并给出了4种实现方式及其参数设计方法,以本文仿真结果为例,通过增加天线方位模块数,可以在保持测绘带宽的情况下,将方位分辨率从12m提高到7.4m,提高38.33%.然后,分析了传统全极化星载SAR的距离模糊度问题,指出传统交替发射的全极化星载SAR系统中,受同极化模糊的影响,交叉极化距离模糊度会受到不同程度的恶化,为此提出了全极化TOPS模式以解决交叉极化距离模糊度差的问题.以本文的仿真结果为例,在/5HH HVS Sd B的情况下(如森林),可以改善交叉极化距离模糊度0.9d B,在/20HH HVS Sd B的情况下(如海洋),可以改善交叉极化距离模糊度14.2d B.最后,针对机械扫描SAR不能快速切换指向的问题,提出了一种结合TOPS模式和inverse TOPS模式的组合TOPS模式,解决了机械扫描的星载SAR系统无法实现TOPS模式而获取高质量的图像的问题,并且相关结果也可以推广到马塞克模式中. 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种主动式的对地微波遥感技术,具有全天候、全天时、远距离的特点,这能极大的提升雷达获取信息的能力.SAR在军事和民用领域具有重要的实用价值,尤其在战场侦察监视、自然灾害预报、资源勘探、国土监测和地表形变观测等应用中扮演的角色日趋重要.获得聚焦良好的宽测绘带高分辨率的图像一直是合成孔径雷达的发展动力.本文分别针对机载和星载SAR平台,研究了实现宽测绘带的新技术及相应的成像算法.对于单通道星载SAR系统,为了获得距离宽测绘带,天线俯仰维孔径不能太大,并且脉冲重复频率(Pulse Reputation Frequency,PRF)不能太高,为了获得高分辨率,天线的方位孔径不能太大,这导致回波信号的多普勒带宽较大,这有可能导致回波信号多普勒模糊.因此,在单通道星载SAR系统中,高分辨率和宽测绘带是一对矛盾.扫描模式通过在控制波束指向来实现宽测绘带,主要包括沿俯仰维扫描的ScanSAR模式和沿方位维扫描的循序渐进扫描(Terrain Observation by Progressive Scans,TOPS)模式.TOPS模式由于在方位维的连续性扫描,成像处理后不会存在栅瓣效应.正侧视TOPS模式已经成功应用于低轨星载SAR系统中,比如TerraSAR-X和sentinel-1.若结合斜视模式,TOPS SAR能够侦察雷达平台斜前方大面积区域,这对于机载平台和弹载平台非常有用.斜视TOPS SAR成像处理面临三个问题:原始回波信号在方位频域是模糊的,在距离向和方位向存在严重耦合,距离徙动校正后的信号在方位时域是模糊的,这都给成像处理带来了困难.若发射功率允许,增加雷达作用距离是获取宽测绘带的另一有效途径.对于方位孔径较小的机载条带SAR系统,延长其作用距离,就可以获得高分辨宽测绘带图像.然而,随着作用距离增加,合成孔径变长,距离幅宽增加,合成孔径内录取的回波数据量急剧增加,增加了数据采集系统和后端信号处理的压力,另一方面,合成孔径导致全孔径运动误差难以估计,这都增加了设计实时算法的难度.若将地球同步轨道卫星作为合成孔径雷达的载体,轨道高度为36000公里,是低轨SAR卫星的几十倍,其测绘带幅宽要远远大于低轨星载SAR,另外其重访周期只有一天,比较适合于干涉处理,因此,地球同步轨道SAR在民用领域有广泛应用.然而,地球同步轨道卫星轨道高度高,相对地面运行速度较小,合成孔径时间长,地球自转不能忽略,天线相位中心和场景的相对运动要比低轨星载SAR和机载sar复杂得多,我们需要对地球同步轨道sar的相关特性和成像算法进行研究.本文围绕上述问题展开研究,论文的主要工作概括如下:1.提出了一种采用方位多通道来抑制星载sar中距离模糊的方法.首先研究了方位相位编码的特性:通过方位编码信号的收发调制,可以使模糊区回波信号的方位频谱发生平移,偏离成像区回波信号频谱,利用多通道构造空域滤波器可以将成像区回波信号和模糊区回波信号在多普勒域分离开来,采用传统的成像算法就可以获取成像区的宽测绘带图像.2.提出了三种斜视topssar成像处理算法.子测绘带全孔径信号在多普勒域是模糊的,我们可以通过方位预处理获取回波信号无模糊的频谱.在此基础上我们提出了两种全孔径成像算法.一种是基于方位频率非线性变标的成像算法,对校正线性走动后的信号采用方位预处理获取无模糊的二维频谱,先通过修正的线频调变标算法校正距离徙动的空变性,然后在频域采用非线性频调变标算法校正多普勒调频率的空变性,实现距离脉压,再结合谱分析技术将方位信号聚焦在频域,聚焦的图