异源多时相点云数据是建设数字城市和智慧社会的关键空间数据支撑，其准确配准是开展各类后续应用的前提。针对异源多时相点云配准任务中数据规模大、结构差异大、场景变化大的难点，本文提出了一种自动的无控配准方法。首先将城市场景的整体点云数据过分割为平面区块，交汇相邻的平面生成稳定而特异的对象级虚拟关键点；然后将关键点间的刚体几何空间关系编码为图结构间的距离约束，匹配获取待配点云与目标点云间的同名点对；最后利用同名点对求取刚体转换参数，并应用转换参数将待配点云转换至目标点云的坐标系中。选择荷兰鹿特丹市某一典型城市场景地块的异源多时相点云数据验证了所提方法的有效性。实验结果表明，本文方法能够自动、准确、高效地实现城市场景异源多时相点云的无控配准，具有较高的工程应用价值。

针对现有基于点云的容量计量模型的缺陷,本文提出一种改进的洞库容量计量模型。首先,在高度方向上将洞库点云数据由下至上切割为若干微元体;采用提出的分层投影法准确地提取截面轮廓点,基于改进的截面轮廓点排序算法正确地构建截面轮廓多边形,使用坐标解析法计算截面积;考虑洞库的构造特点,分别采用柱体模型与棱台模型计算洞库的下部边墙及上部拱顶的微元体体积;最后,由下至上累加微元体的体积即可获取洞库容量表。选用三个具备代表性的洞库片段数据进行方法验证,实验所得洞库容量表的精度优于规范要求1个数量级,说明本文方法对复杂的洞库结构具有良好的适应性。

通过三维激光扫描仪获取的原始点云数据量庞大,不利于后期的数据处理工作。现有的基于曲率值的点云压缩方法容易引起亚特征区域细节丢失的问题。针对这一问题,提出了一种基于曲率分级的点云数据压缩方法。该方法通过计算曲率反映点云数据中特征的分布情况,采用对数函数对归一化后的曲率值进行分级,对不同等级的点进行空间网格划分后根据点的曲率等级实现点云的分级压缩。实验结果表明,所提方法能在大幅度减少数据量的同时,较好地保留原始数据的细节特征,从而实现对点云数据的高效压缩。

针对地面三维激光扫描强度纠正局限于单站点云强度纠正的问题, 提出基于高斯混合模型的直方图匹配方法, 对多站点云强度进行纠正。该方法通过拟合距离-强度模型与入射角-强度模型, 对单站点云强度值进行纠正。利用高斯混合模型拟合纠正后的单站点云强度直方图, 并对直方图进行分割。通过子直方图匹配对多站点云强度进行归一化。实验结果表明, 本文提出的方法不仅可以有效纠正单站点云强度值的差异, 也可以改善多站点云强度值的差异。

针对船舱复杂构件点云提取存在人工成本高、效率低的问题, 提出了一种适用于平面舱壁类型船舱点云的分割方法。通过种子点集构建、点云法线估计及直线拟合的方式建立以船舱纵向为X轴、横向为Y轴、竖向为Z轴的独立坐标系, 以简化分割算法的复杂度; 根据船舱内部复杂构件的分布特性, 制定最佳分割次序, 基于随机采样一致性算法拟合平面的思想有序地分割船舱构件点云。选用两组不同结构的船舱点云数据进行算法验证, 实验结果表明：该方法能够从不同结构的船舱散乱点云中快速、准确地自动分割出主要构件点云, 可靠性强, 具有较高的实用价值。

为研究卷云的非球形粒子对毫米波雷达的散射特性,利用矩量法计算了卷云六种非球形冰晶粒子最大尺寸与散射截面之间的双指数函数关系.利用三种假设模型：Ⅰ. B-H混合模型、Ⅱ.等效椭球模型、Ⅲ.等效球模型分别验证NASA 在2007年7月31日一次卫星与飞机同步测云试验数据,对比后发现模型Ⅰ(B-H模型)模拟4个位置处实测的结果最好,模型Ⅱ的结果其次,模型Ⅲ的结果最差,但是B-H模型模拟1号,2号,3号位置处的雷达反射率因子与实测值相比偏低,分析原因认为粒子谱探测仪器忽略了滴晶粒子贡献.加入滴晶粒子后统一拟合1号,2号,3号以及4号的普适性粒子谱,拟合其满足B-H模型时冰水含量与雷达反射率因子之间的关系式,将CVI仪器实测的冰水含量值代入上面的关系式得到反演的雷达反射率因子,对比CRS毫米波雷达实测的雷达反射率因子可知：当云中冰水含量小于0.1342 g/m3,冰晶中的空气含量对雷达反射率因子的影响要远大于粒子的取向问题;当云中冰水含量介于0.134 2~0.199 4 g/m3,冰晶中的空气含量可以忽略不计而仅考虑粒子的取向问题;当云中冰水含量大于0.199 4 g/m3,B-H模型将不再适用.因此为了利用毫米波雷达反射率因子精确地反演云中冰晶粒子,应以冰水含量为前提考虑B-H模型中冰晶粒子的取向以及空气含量.