基于机载LiDAR点云数据的滩涂动态变化监测方法研究

To make up the shortfall of the outdated monitoring technology of the tidal flats in Jiangsu province, an airborne laser scanning detection technology is adopted in the monitoring of dynamic change of tidal flat in this research. It is good at observing some special targets. After researching theoretically and practically, a new filtering algorithm of LiDAR point clouds based on the morphological gradient is first presented. Then a 3D information extraction method using the grey information of point clouds and a sophisticated category method of tidal flat features using SVM are developed. In addition, a software platform which is applied to monitor 3D dynamic change of tidal flat will be developed. All of these will provide a scientific basis for the rational exploitation of tidal flats and the ecological environmental protection in Jiangsu province.

针对江苏沿海滩涂开发利用监测技术落后问题，采用对于特定目标观测效果优异的机载激光扫描探测技术动态监测滩涂的开发利用，从理论和方法上进行探索研究，提出基于形态学梯度的机载LiDAR点云滤波方法，研究基于点云数据灰度信息的滩涂三维信息提取方法以及基于支持向量机的滩涂地物精细分类，并开发相应的滩涂三维动态变化监测软件平台，为江苏沿海滩涂的合理开发利用和生态环境的保护提供了科学依据。

滩涂作为巨大的土地后备资源，只要合理开发就可以大大增加土地储备。但滩涂处于水路交接地带，加之滩涂覆盖面积广而狭长，导致目前江苏省的滩涂围垦监测体系还不够完善且技术落后，迫切需要采用先进技术对滩涂进行动态监测。机载LiDAR是一种主动式对地观测系统，利用机载LiDAR数据可以获取滩涂区域的高精度地表信息，围绕这一目标，开展了机载LiDAR数据分类研究、点云滤波研究、水体轮廓线提取研究以及地表变化监测研究等美容。尽管利用机载LiDAR点云数据可以较为准确的获取地表信息，但是常规波段的激光无法穿透水体，导致滩涂区域水体以下的地形数据缺失，因此开展了具有穿透水体能力的机载LIDAR测深数据的相关研究，包括基于机载LIDAR测深数据的滩涂水体有效波形提取，以及水下地形高精度提取研究等。上述方法解决了以往这些区域地形数据缺失的难题，有助于掌握滩涂现状。但是，机载LiDAR系统在飞行平台以及飞行成本上存在一定缺陷，数据获取成本高。因此，进一步研究了基于遥感数据的滩涂变化识别和盐城滩涂时空变化动态监测应用研究。为江苏沿海滩涂的合理开发利用和生态环境的保护提供了科学依据。