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地灾与建筑损毁的无人机与地面LiDAR协同观测评估结果

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4.8空地异源点云融合结果图4.9为空地异源点云融合的局部细节效果图。表4.1空地联合标定参数表4.2空地联合标定结果图4.10为任意两点测距的相对误差。图4.11为多层次低空影像点云与地面LiDAR描点云融合的重建结果,除左1建筑物的屋顶重建完整外,其他建筑屋顶均未重建出完整点云。图4.11多层次低空影像重建点云与地面LiDAR扫描点云融合的重建结果

地灾与建筑损毁的无人机与地面LiDAR协同观测评估结果

选取均匀分布的10个标定板作为地面LiDAR扫描和低空影像重建点云的同名标定板,剩余8个标定板用于检验模型精度。手动提取标定板中心坐标,以地面LiDAR扫描点云为基准,采用由粗到精的点云配准方法,将低空影像(UAV1)重建点云配准到地面LiDAR扫描点云坐标系,完成空地异源点云融合(见图4.8)。从视觉效果上看,低空影像重建点云与地面LiDAR扫描点云实现了准确融合;低空影像重建点云弥补了地面LiDAR扫描点云的空缺,如沟壑和建筑屋顶;地面LiDAR扫描点云弥补了低空影像对建筑物墙面重建点云的缺失。

图4.8 空地异源点云融合结果

图4.9为空地异源点云融合的局部细节效果图。目视效果上,地面LiDAR扫描点云和低空影像重建点云配准效果较好,两者在地物的空间表达上互补,增强了地物细节的表达能力。

表4.1为利用地面LiDAR扫描点云标定低空影像(UAV1)重建点云得到的转换参数,出于测绘安全考虑,本研究所涉及的所有坐标系均为用户局部坐标系。

图4.9 空地异源点云融合的局部细节效果图

为进一步评估融合点云的模型精度,本研究以转换后的低空影像重建点云坐标系为参考,以剩余8个标定板为对象,评估转换后的点云模型精度。表4.2为剩余8个标定板的转换坐标。

表4.1 空地联合标定参数(www.xing528.com)

表4.2 空地联合标定结果

图4.10为任意两点测距的相对误差。结果表明,低空影像重建点云与地面LiDAR扫描点云融合后,其测距相对误差小于±0.20%,稍优于本书第2章中对影像重建点云评估结果的±0.50%。

图4.10 空地融合点云的测距相对误差

本书在第2章中指出,三维重建效果受限于影像纹理的复杂情况,影像纹理越复杂,重建出点云的能力越强。图4.11为多层次低空影像点云与地面LiDAR描点云融合的重建结果,除左1建筑物的屋顶(圈出部分)重建完整外,其他建筑屋顶均未重建出完整点云。本书在第2章讨论部分指出,提高影像分辨率是解决该类问题的一种有效方法,因此,对实验区的建筑物进行了多层次低空影像重建并与地面LiDAR扫描点云融合。由图4.11可见,高分辨率UAV2影像重建结果保证了所有建筑屋顶信息的完整性,通过UAV1+UAV2的点云融合弥补了UAV1影像对建筑屋顶重建缺失的问题;UAV1+UAV2+TLS是在上述融合点云的基础上,加入了地面LiDAR扫描的墙面点云,获取了建筑物完备的三维点云。

图4.11 多层次低空影像重建点云与地面LiDAR扫描点云融合的重建结果

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