《激光雷达原理与应用》教学大纲.docx

激光雷达原理与应用Theory and Application of Laser Radar一、课程基本情况课程类别：专业方向课课程学分：2学分课程总学时：32学时，其中讲课：26学时，实验（含上机）：6学时，课外学时 课程性质：选修开课学期：第6学期对应理论课程：激光雷达原理与应用适用专业：测绘工程，遥感科学与技术教 材：张小红，《机载激光雷达测量技术理论与方法》，武汉大学出版社，2007年版 开课单位：地理与遥感学院测绘工程系二、课程性质、教学目标和任务课程性质：激光雷达原理与应用属测绘工程与遥感科学与技术专业主干课课程目标：激光雷达测量技术是目前测绘领域的新生和具有革命性的测量手段，在传统 测绘领域及数字城市、文物保护等工程应用领域具有巨大的开展前景和潜力通过本课程的 学习，学生应能掌握激光雷达测量的基本工作原理和数据采集流程，点云数据处理的基本理 论和方法另外，在了解激光雷达测量技术的目前工程应用和开展趋势的基础之上，掌握目 前常用点云数据处理软件操作，并锻炼学生的实际点云处理基本能力，提高学生对激光雷达 数据的理解，认识激光雷达数据在地物信息提取上的优势，从而为学生后续从事激光雷达数 据处理的科学研究工作打下基础。

教学任务：重点掌握（1）激光雷达的原理，包括测距原理，地理参考、点云数据特点; （2）点云数据组织方法，以及（3）点云滤波以及分类等内容；理解点云数据的数据操作流 程相关步骤，包括配准、分类、建模等，了解激光雷达的开展现状，以及相关应用三、教学内容和要求第1章激光雷达测量技术概论（2学时）（1）了解三维激光雷达技术定义及国内外的研究现状、开展趋势；（2）掌握三维激光雷达硬件分类和常用扫描设备；三维激光雷达与传统测绘技术的比拟 重点：三维激光雷达与传统测绘技术的比拟第2章机载三维激光雷达原理（6学时）2.1 激光雷达工作原理（2学时）（1）了解激光分类（2）掌握激光测距原理、测距方式重点：掌握激光测距原理、测距方式难点：掌握激光测距原理、测距方式机载激光雷达（2学时）（1）掌握机载激光雷达系统组成（2）掌握机载激光雷达系统常用扫描方式（3）掌握机载激光雷达构象方程、误差分析重点：机载激光雷达系统组成、常用扫描方式以及构象方程2.2 机载激光雷达系统主要参数（2学时）（1）掌握机载激光雷达系统主要参数（2）掌握机载激光雷达系统技术特点（3）掌握机载激光雷达系统内外业作业流程重点：机载激光雷达系统主要参数第3章三维激光雷达数据基础（2学时）（1） 了解主耍点云数据处理软件系统（2）掌握点云定义与表达；点云坐标系及坐标转换；点云信息特征及数据存储交换重点：点云坐标系及坐标转换；点云信息特征及数据存储交换第4章三维激光雷达误差分析与检校（2学时）（1）理解点云随机噪声以及孤立点噪声；点云噪声来源及特性；点云质量评价一般方法； （2）掌握点云误差模型、测距误差及测角误差；检校场的建立、三维激光雷达检校方法； 重点：点云误差模型第5章三维激光雷达点云数据组织（2学时）（1）理解点云八叉树，KD树以及格网三种点云组织方法及基于索引的点云邻域查询方法 重点：点云八叉树、KD树以及格网三种点云组织方法第6章三维激光雷达点云配准与多源信息融合Q学时）（1）理解配准模型、配准靶标的提取、ICP配准算法；（2）掌握单片影像与点云的配准、序列影像与点云的配准以及点云与影像信息融合； 重点：单片影像与点云的配准第7章三维激光雷达点云滤波与特征提取（4学时）三维激光雷达点云滤波（2学时）（1）理解基于点云几何信息的滤波方法（2）掌握点云滤波定义、滤波难度重点：点云滤波定义与滤波难度几何特征提取（2学时）(1)掌握基于点云曲率、特征值以及邻域的三种不同的特征提取方法；重点：基于特征值的特征提取方法第8章三维激光雷达点云分割与分类(4学时)三维激光雷达点云分割(2学时)(1)理解常用点云分割方法(2)掌握点云分割定义、分割特征重点：点云分割定义、原理三维激光雷达点云分类(2学时)(1) 了解点云分类误差混淆矩阵及各类分类误差评定指标(2)理解常用点云分类方法(3)掌握点云分类定义以及分类特征空间重点：点云分类与分类特征空间重点：点云的Delaunay三角网重建算法第9章三维激光雷达技术应用(2学时)⑴了解三维激光雷达技术在工程测量、办公室测绘、变形监测以及数字城市等领域的 应用及数据处理一般流程四、课程考核(1)作业等：作业：0次，课程论文：0篇；(2)考核方式：闭卷考试(3)总评成绩计算方式：总评成绩计算方式：其中考试成绩、平时成绩、课程实习成绩 按比例折算。

五、参考书目1、机载激光雷达基础原理与应用，电子工业出版社；赖旭东,2010年版；2、激光三维遥感的数据处理与特征提取，科学出版社；刘春等著，2010年版3、机载激光雷达测量技术及工程应用实践，武汉大学出版社；徐祖舰，2009年版；4、三维激光扫描数据处理理论及应用，电子工业出版社；张会霞，朱文博，2012年版5、中华人民共和国测绘行业标准(CH/T 8024-2011):机载激光雷达数据获取技术规范，测绘 出版社；国家测绘地理信息局，2012年版;。