黄土沟壑区切沟植被的激光点云滤波及地形构建

为了获取黄土沟壑区切沟的高精度地面高程模型(DEM),该文针对其植被特点,提出一种基于激光回光强度衰减模型的植被滤波方法。首先建立回光强度随距离的衰减模型,通过得到的衰减系数,对点云作回光强度补偿。其次提出融合回光强度的自适应分块拟合法,在Matlab7.6中对甘肃天水桥子沟切沟点云数据应用该方法进行滤波。滤波后植被点数为160 517,占点云总数的34.04%。对比滤波前后切沟数据,地面点集的高程均方根误差由0.1430降到0.1324,滤波后等高线毛刺基本消除,地面特征保持良好。对比该文方法、回光强度分类法、曲面拟合法的均方根误差分别为0.1324、0.1398、0.1412,说明该文方法降低了切沟DEM的误差。通过计算滤波前后DEM高程差的累积概率,得到桥子沟试验区一条典型切沟的植被盖度分布,沟底植被平均盖度为0.274,左侧A区和右侧B区沟壁植被平均盖度分别为0.802、0.583,得出了右侧沟壁侵蚀速度明显大于左侧且沟头前进速度较快的结论,与2002-2012十年间该切沟实际调查资料对比,沟长增长213.6%,沟宽仅增长83%,一定程度说明植被降低了沟壁的侵蚀速度。试验表明该方法适用于黄土沟壑区切沟点云的植被滤波处理,为建立高精度切沟DEM、切沟的发育监测和水土流失治理提供科学依据。     

基于点云数据的切沟泥沙负载量不确定性研究

通过对不同期数字高程模型(DEM,digital elevation model)的相减计算,可以获得侵蚀和淤积的空间分布及泥沙负载估算值,为了度量泥沙负载量估算的不确定性,提高野外切沟泥沙负载量的估算精度,该文提出了一种修正泥沙负载量估算值的方法,通过对大样本点云数据的统计抽样,得到了对应DEM差值结果不同坡度位置的误差δz,使得DEM误差具有一定的空间可变性,根据δz和DEM差值结果,通过t检验,建立了侵蚀和沉积发生的先验概率;再以侵蚀和沉积发生的空间相关性为基础,建立了一个由权重因子构成的概率修正滤波器,用来计算侵蚀和沉积发生的条件概率,最后,通过Bayesian推理方法,计算侵蚀和沉积发生的后验概率,用来更新和修正泥沙负载量估算值。经在甘肃天水桥子沟切沟应用,使用该文方法计算得到的侵蚀/沉积变化量相比未经处理的DEM差值结果和用Brasington和Lane方法修正的DEM差值结果估算的净负载量,在95%的置信水平下分别下降了13.13%和7.53%,经与天水水保站实际径流泥沙观测资料对照,与实际观测净负载量相差2%;该文同时还探讨了切沟坡度、点云点密度、地表粗糙度与侵蚀/沉积不确定性的关系,研究结果为提高黄土沟壑区侵蚀沟侵蚀量的估算精度提供了参考依据。