滩涂蕴含丰富的海洋矿物资源和生物资源,是海岸综合开发利用项目的重点区域,对滩涂进行科学的开发管理将给社会经济带来显著效益。获取滩涂地形是滩涂开发和利用的前提基础。气垫船载激光扫描（Li DAR,Light Detection and Ranging）系统可以高效地获取高精度的滩涂点云,对原始点云进行滤波,从中提取出地面点即可获得滩涂的数字地面模型。滩涂原始的点云中存在大量低于地表的异常点以及贴近地表的低矮地物点,给点云滤波带来较大困难。传统的点云滤波方法容易受到低于地表的异常点影响而获得错误的滤波结果,需要在滤波之前人工删除这些异常点,因此降低了滤波效率。此外,传统的点云滤波方法只考虑点云的高程信息,未充分利用点云的法向量和强度等信息,因而难以同时正确区分地面点和贴近地表的低矮地物点。本文针对上述问题进行研究,提出了顾及低于地表的异常点,并充分利用点云高程、法向量和强度等信息的点云自动滤波方法。本文的主要工作和贡献如下:1.介绍了气垫船载Li DAR的系统组成和工作原理介绍了气垫船载Li DAR的系统组成;介绍了基于气垫船载Li DAR进行滩涂地形测量的作业流程和数据处理方法,并给出了滤波精度和点云精度的评估方法;分析了点云坐标的误差来源,并给出了判断系统有效扫描范围的方法。2.提出了联合法向量和强度信息的点云分割方法首先,给出了点云的邻域拟合平面、法向量、拟合残差的估计方法,以及点云的强度值预处理方法;其次,根据法向量的三个分量及强度值构建了点的四维属性向量,并给出了两点间属性向量距离的计算方法用于度量两点间的相似性;最后,根据候选点到种子点邻域平面的距离以及两点间属性向量的距离通过区域生长算法进行点云分割。在此基础上根据分割结果对点云的法向量进行了修正。该方法实现了法向量和强度信息的互补,解决了传统只基于法向量差异的点云分割方法易产生过分割结果的问题,提高了点云分割的精度。实验验证了该方法的有效性和优越性。3.提出了顾及低于地表异常点的地表拟合方法首先,介绍了用于进行地表拟合的布料模拟算法;然后,基于滩涂地形较为平坦的特点,给出了在第一次布料拟合的地表的基础上进行第二次地表拟合的方法。该方法在顾及低于地表异常点的情况下自动准确地拟合了滩涂地表,解决了传统地表拟合方法受低于地表异常点的影响而拟合出错误的凹陷地表的问题,由于无需人工删除低于地表的异常点而提高了滤波效率。实验验证了该方法的有效性及优越性。4.提出了考虑多种信息的点云综合滤波方法首先,联合法向量和强度信息对点云进行分割获得对象,基于分割结果修正点云法向量,并进行地表拟合;其次,根据点到拟合地表距离、点的法向量与拟合地表法向量的夹角判断疑似地面点;然后,根据对象中疑似地面点占对象总点数的比例判断地面对象;最后,地面对象中的所有点被判定为地面点。该方法由于充分考虑了点的高程、法向量和强度信息,能够在保留地面点的基础上滤除贴近地表的低矮地物点,解决了传统只考虑点到拟合地表距离的滤波方法无法同时保留地面点和滤除低矮地物点的问题,提高了滤波精度。实验验证了所提出的联合法向量和强度信息的点云分割、法向量修正以及加入法向量夹角约束对于提高滤波精度的作用,并验证了综合滤波方法整体的有效性和优越性。在实验中,传统方法取得了相对较优的3.45%、2.11%和3.31%的Ⅰ类误差、Ⅱ类误差和总误差;而本文考虑多种信息的综合滤波方法将相应的误差降低至0.53%、0.09%和0.35%,提高了滤波精度。5.进行了野外实验及数据处理采用气垫船载Li DAR测量系统在浏河滩涂区域开展地形测量实验,对获取的滩涂点云数据进行点云分割、地表拟合及综合滤波,并进行点云滤波精度及地面点高程精度评估,最终获得了0.28%的滤波总误差,3.1cm的点云高程内符合精度及6.4cm的点云高程外符合精度,进一步验证了气垫船载LiDAR测量系统以及所提出的数据处理方法能够高效获取高精度的滩涂地形。