机载激光雷达技术在DEM构建中的应用

"基于机载激光雷达的DEM的构建 - 师艳，邓喀中 - 首发论文" 在现代地理信息系统（GIS）中，数字地面模型（DEM）是不可或缺的基础数据，它用于模拟地表形态，服务于城市规划、交通设计、能源布局以及各类空间分析等多个领域。机载激光雷达（Light Detection And Ranging，简称LiDAR）技术的出现，为高效、精确地获取DEM提供了新的可能性。 机载激光雷达是一种主动遥感技术，通过发射激光脉冲并接收其反射回波，能够测量目标的距离、速度和形状。这种技术的独特之处在于，它可以生成高密度、高分辨率的点云数据，从而构建出非常精细的数字表面模型（DSM）。DSM包含了地面上所有物体的顶部信息，包括建筑物、植被等。 在提取DEM的过程中，通常需要对原始点云数据进行处理，去除非地面点，如植被、建筑物等，保留地面点，这一过程称为滤波。滤波方法多样，有基于统计学的滤波器，如基于距离的滤波、基于高度差的滤波，还有基于规则网格的滤波，如最大似然法、最小二乘法等。这些方法旨在找到最佳的平面或曲面，以代表地面点的分布。 师艳和邓喀中的研究中，他们给出了利用机载激光雷达获取DEM的工作流程，这个流程通常包括以下几个步骤： 1. 数据采集：使用机载LiDAR系统在空中扫描地面，收集点云数据。 2. 点云预处理：去除异常点、噪声和飞行器姿态引起的误差。 3. 地面点识别：通过滤波算法识别出代表地面的点，如DTM（数字地形模型）滤波。 4. 数据精简：降低点云密度，提高处理效率，不影响最终结果。 5. DSM生成：根据地面点构建DSM，包含地形和非地形物体的表面信息。 6. DEM提取：从DSM中剔除非地形特征（如建筑物、植被），得到只反映地形特征的DEM。 7. 数据后处理：校正错误，确保DEM的质量和精度。 DEM的精度和质量直接影响到后续应用的效果。例如，在城市规划中，准确的地形数据可以帮助设计师合理布局建筑物和基础设施；在道路和铁路设计中，精确的地形模型可以评估路线的可行性和安全性；在电力线路布设时，了解地形起伏有助于选择最佳路径，减少施工难度和成本。 随着技术的不断发展，机载激光雷达系统在分辨率、覆盖范围和数据处理能力上都有显著提升，使得DEM的构建更加高效和精确。未来，结合遥感影像和其他传感器数据，有望进一步提高DEM的综合性能，为更多领域提供更优质的服务。