基于LiDAR数据的海岸线提取技术研究

发布时间：2024-02-25 17:59

　　海岸线是陆海分界线,是海图与地形图中均不可或缺的重要线状地形要素。全面、快速、准确地测定海岸线位置、性质及其动态变化,是地形图测图、海道测量、海岸带调查与海岸演变研究等的重要内容。LiDAR是海岸带与海岛礁测绘的一种新兴技术和手段,代表着海岸带测绘发展的新方向,其能够快速获取高密度、高精度的三维点云数据,为海岸线的精确测绘提供了数据基础。与人工实地测量、遥感影像判绘等海岸线测量手段相比,LiDAR技术条件下的海岸线确定方式无论从理论上或是从技术方法上均存在本质的差异。目前国内相关的研究刚处于起步阶段,但仅限于应用国外学者提出的算法从LiDAR点云中提取海岸线,很少或没有涉及基于潮汐基准面海岸线定义的全面扩展及针对中国复杂潮汐情况下海岸线高程的计算,同时也没有对海岸线提取方法进行更深入的研究。本文将以海岸线定义、海岸线提取方法及海岸线提取实践为主线,构建基于LiDAR数据的海岸线提取的理论与技术方法体系。主要工作和创新如下：1、简要介绍了LiDAR技术与标准LAS数据格式,以机载或船载LiDAR点云数据为例,叙述其粗差剔除与滤波等预处理方法。2、针对目前我国海岸线定义及位置确定不明确的问...

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 LiDAR技术的发展与现状
        1.2.2 海岸线定义的研究进展
        1.2.3 海岸线测绘技术的发展与现状
        1.2.4 现状分析
    1.3 研究目标与研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
第二章 LiDAR技术及其数据预处理
    2.1 LiDAR系统概述
        2.1.1 LiDAR系统的分类
        2.1.2 LiDAR的系统组成与工作原理
    2.2 标准LAS数据格式
        2.2.1 LAS 1.0的结构
        2.2.2 最新版本LAS 1.4
    2.3 点云数据预处理
        2.3.1 粗差剔除
        2.3.2 滤波
    2.4 本章小结
第三章 基于潮汐基准面的海岸线定义论证及其计算
    3.1 引言
    3.2 海岸线定义的不确定性
        3.2.1 定义的多样性
        3.2.2 定义的分类
    3.3 海岸线定义及位置确定的问题
        3.3.1 痕迹岸线
        3.3.2 特征潮汐基准线
    3.4 测绘学范畴下我国海岸线定义的完善
        3.4.1 标准与规范中的相关规定
        3.4.2 现行定义存在的问题
        3.4.3 科学严谨的海岸线定义完善
    3.5 大潮概念的局限性及其扩展
        3.5.1 潮汐类型及潮汐类型数
        3.5.2 大潮概念的局限性
        3.5.3 大潮概念的扩展
    3.6 平均大潮高潮面的算法设计
        3.6.1 算法设计要求与可选方案
        3.6.2 基于潮汐类型的特征值算法
        3.6.3 覆盖全潮汐类型的统计算法
        3.6.4 算法的论证
        3.6.5 我国沿岸部分验潮站算例
    3.7 本章小结
第四章 海岸线提取常用方法及其改进
    4.1 引言
    4.2 海岸剖面法与等值线追踪法
        4.2.1 海岸剖面法
        4.2.2 等值线追踪法
    4.3 图像分割法及其改进
        4.3.1 图像分割法基本原理
        4.3.2 对图像分割法的改进
    4.4 实例分析
        4.4.1 实验区域数据
        4.4.2 实例一
        4.4.3 实例二
        4.4.4 实例三
        4.4.5 实例四
    4.5 本章小结
第五章 点云栅格化提取海岸线方法
    5.1 引言
    5.2 点云栅格化法的设计思路
    5.3 点云的栅格化
        5.3.1 栅格单元大小的确定
        5.3.2 栅格单元属性值的确定
        5.3.3 栅格化算法
    5.4 等值线提取
    5.5 实例分析
        5.5.1 实例一
        5.5.2 实例二
        5.5.3 实例三
        5.5.4 实例四
    5.6 海岸线的综合判绘
        5.6.1 多源数据辅助判绘
        5.6.2 海岸线化简的形态判绘
    5.7 本章小结
第六章 海岸线提取软件的设计与实现
    6.1 引言
    6.2 LiDAR数据处理软件的现状
        6.2.1 TerraSolid
        6.2.2 Quick Terrain Reader/Modeler
        6.2.3 RealWorks Survey
        6.2.4 ENVI LiDAR
        6.2.5 ArcGIS
        6.2.6 ERDAS LPS
        6.2.7 其他软件或模块
        6.2.8 目前点云处理软件或模块存在的问题
    6.3 海岸线提取软件的设计
        6.3.1 开发平台
        6.3.2 功能模块的设计
    6.4 海岸线提取软件的功能实现
        6.4.1 平均大潮高潮面计算模块
        6.4.2 基于ArcGIS Engine的海岸线提取模块
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简历攻读博士学位期间完成的主要工作
致谢



本文编号：3910683