机载激光雷达全波形数据量化研究与应用

yes先生

第一章绪论....................................................................................................................................1
§1.1 研究的目的和意义........................................................................................................1
§1.2 国内外的研究现状........................................................................................................2
§1.3 本文的研究内容和结构组织........................................................................................4
1.3.1 研究内容..............................................................................................................4
1.3.2 论文组织..............................................................................................................5
第二章激光雷达波形数据数字化.................................................................................................7
§2.1 激光脉冲的特征............................................................................................................7
2.1.1 激光测距..............................................................................................................7
2.1.2 地物的后向散射特性对激光的影响................................................................10
2.1.2.1 被动式传感器.........................................................................................10
2.1.2.2 主动式传感器.........................................................................................11
2.1.2.3 部分反射.................................................................................................12
2.1.2.4 多次回波.................................................................................................13
2.1.3 回波.....................................................................................................................14
2.1.4 检测多次回波.....................................................................................................19
§2.2 回波形状......................................................................................................................20
2.2.1 斜坡....................................................................................................................20
2.2.2 房顶....................................................................................................................22
2.2.3 植被....................................................................................................................22
§2.3 设备厂商对脉冲的处理...............................................................................................24
2.3.1 其它标准脉冲检测方法.....................................................................................26
§2.4 波形数字化..................................................................................................................27
2.4.1 波形数字化的优点.............................................................................................27
2.4.2 波形数字化设备.................................................................................................27
§2.5 波形数字化激光雷达地形和植被成图系统..............................................................31
§2.6 本章小结......................................................................................................................39
第三章激光雷达波形数据属性...................................................................................................40
§3.1 理论.............................................................................................................................40
3.1.1 雷达方程.............................................................................................................40
3.1.2 波形.....................................................................................................................42
3.1.3 系统波形.............................................................................................................43
3.1.4 高斯散射地物.....................................................................................................44
§3.2 本章小结......................................................................................................................45
第四章基于EM算法的激光雷达波形数据分解.......................................................................46
§4.1 引言.............................................................................................................................46
§4.2 SLICER数据...............................................................................................................46
§4.3 SLICER的可视化.......................................................................................................49
§4.4 期望最大化算法的概述..............................................................................................57

4.4.1 混合分布的极大似然估计................................................................................58
4.4.2 EM算法...............................................................................................................59
4.4.3 基于EM算法的混合密度参数估计..................................................................60
§4.5 波形分解......................................................................................................................64
4.5.1 评估要素组成部分的数量.................................................................................65
4.5.2 试验与讨论.........................................................................................................67
4.5.2.1 SLICER..................................................................................................67
4.5.2.2 数据预处理............................................................................................67
4.5.2.3 参数初始化............................................................................................69
4.5.2.4 使用EM算法的初始结果......................................................................70
4.5.2.5 使用改进EM算法的结果......................................................................72
§4.6 本章小结......................................................................................................................79
第五章基于激光雷达波形数据的点云生产...............................................................................80
§5.1 引言.............................................................................................................................80
§5.2 RIEGL的波形生成软件..............................................................................................80
§5.3 校准的波形输出..........................................................................................................82
§5.4 波形数据......................................................................................................................82
§5.5 试验与讨论..................................................................................................................84
5.5.1 RIEGL波形数据分解.........................................................................................84
5.5.2 生产点云............................................................................................................88
§5.6 本章小结......................................................................................................................92
第六章机载小光斑激光雷达森林参数评估...............................................................................93
§6.1 引言..............................................................................................................................93
§6.2 机载Lidar在森林参数中的应用.................................................................................94
§6.3 森林参数评估...............................................................................................................96
6.3.1 林下地形.............................................................................................................98
6.3.2 树高....................................................................................................................98
6.3.3 冠层体积............................................................................................................99
6.3.4 地表和植被平均反射率..................................................................................100
6.3.5 森林郁闭度......................................................................................................100
§6.4 本章小结....................................................................................................................101
第七章总结与展望.....................................................................................................................102
§7.1 全文总结....................................................................................................................102
§7.2 研究展望....................................................................................................................103
参考文献......................................................................................................................................104
攻博期间发表论文和科研情况...................................................................................................105
致谢.............................................................................................................................................117

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