机载LiDAR测量复杂地形中滤波算法的比较研究

李 豆, 李朋飞, 穆兴民, 姚顽强, 汤伏全, 李 婷

(1.西安科技大学 测绘科学与技术学院, 西安 710054;2.西北农林科技大学 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西 杨凌 712100; 3.中国科学院 水利部 水土保持研究所, 陕西 杨凌 712100)

黄土高原地形破碎复杂，高精度地形信息的高效获取是区域微地形变化监测的关键，可为土壤侵蚀、地表沉降等过程的研究奠定基础。常用的地形获取方法有实时动态载波相位差分技术、摄影测量、干涉雷达，但消除植被影响的滤波算法尚不成熟，影响其地形获取的精度[1-3]。激光雷达(Light Detection And Ranging，LiDAR)是新兴的主动遥感技术，精度可达mm级，且穿透植被能力强[4-7]，其通过发射激光束照射物体表面并接收返回信号，测得激光束发射至返回的时间，推算物体的距离，获取每一个光斑的三维坐标，形成高密度三维点云[8-10]。机载LiDAR是LiDAR发展的重要方向，由LiDAR、全球定位导航系统、惯性导航系统等组成[11]，可快速、高效地获取大范围区域的高精度地形信息。在国外，机载LiDAR获取地形信息的研究已有报道[12]，然而其在国内尤其黄土高原的应用鲜见报道。

机载LiDAR获取的原始点云包含植被、地形、建筑等信息，需滤波以准确提取地面点云，方可实现地形信息的高精度表达[13]。国内外学者已开发众多点云滤波算法[14]，可分为基于坡度滤波算法[15]、基于形态学滤波算法[16]、基于曲面拟合滤波算法[17]、基于不规则三角网的滤波算法等[18]类型。不同滤波算法已应用于世界不同地区，但在黄土高原地区的应用鲜有报道。……