文献综述
1、研究背景及意义
在测绘领域，随着现代化技术尤其是计算机网络信息和大数据地迅猛发展，地理信息产业和测量技术也发生了巨大变化，相应地，人们对地理信息空间数字产品的需求也越来越高。由于传统测量存在易受到地形地貌、天气状况等条件影响，且劳作强度大，数据处理效率低等特点，传统的测量技术产品会逐渐无法满足需求，则三维激光扫描技术作为一种新颖的测绘技术应运而生。“数字城市”“智慧城市”“智慧产品”等词逐步被人们熟悉，智慧化产品的应用也越来越多，目前主要集中在地形测绘、文物修复与保存、建筑施工与测量、工程测量、城市规划管理、三维导航、灾害应急、医疗应用等领域。因此，利用三维激光扫描数据实现三维现实世界的准确理解和精细表达成为测绘地理信息领域的科学前沿和地学应用研究的迫切需求。
三维激光扫描技术又称实景复制技术，是一种快速而高效地获取测量目标主体物的测量手段，具有全自动、非接触、高精度等特点。所获取的海量目标物的三维空间信息称为点云，主要包括目标物的真实几何特性、三维坐标或波形、颜色信息、强度等物理性质，成为继地图和影像后的第三类空间数据，为刻画三维现实世界提供了最直接、最有效的表达方式。目前，三维激光扫描仪根据采集信息时搭载方式的差异，主要包含机载激光扫描仪（Airborne Laser Scanner, ALS）、车载激光扫描仪（Mobile Laser Scanner, MLS）和地面激光扫描仪（Terrestrial Laser Scanner, TLS）、手扶激光扫描仪几类。ALS 是一种搭载在飞机上，或者在无人机上的激光扫描仪器，主要通过鸟瞰式的方式从上空对地获取地表地形地貌、地物等实景，比如获取的地形数据可用来生成高精度大规模的数字高程模型 DEM（Digital Elevation Model, DEM）。MLS 是采用移动式的扫描方式，通常搭载在汽车上，主要是用来获取街景级别的地物信息，比如常用来获取道路两旁路面街景，常应用于无人驾驶的道路实景建模、智慧城市的建筑物模型构建等方面。地面激光扫描仪是站点式扫描仪器，用来获取空间范围相对较小的目标物，比如建筑物立面、单一树木等地物。目前，根据自身需求，不同类型扫描仪可结合使用，弥补扫描过程中由于遮挡等原因造成的信息不完整。 TLS 获取目标物空间几何数据的同时，可得到相应的影像数据，此后由匹配的仪器软件对点云数据和影像数据进行处理和转换，可以根据需求输出多种不同的数据格式。目前采用此项技术在“智慧城市”、“数字城市”中的应用已越来越成熟，其中城市精细三维模型构建是数据采集、数据预处理的最终目的，是构建“数字城市”的关键。由于 TLS 采集的点云数据是海量的散乱无序、非结构化的，则如何对此类的点云数据进行处理，是点云研究的挑战性问题。目前，点云数据的研究还存在着众多亟需解决的关键性问题：
（1）资源严重浪费，点云数据获取高昂，且海量数据存储代价大，另外点云的可用性、好用性以及可重用性方面存在严重缺陷；
（2）点云特征描述：如何对点云特征进行多层次、多尺度描述、如何将点云数据按照物体的语义特征进行表达、如何加强点云特征适用性的鲁棒性等，这些问题的研究还有所欠缺；
（3）点云数据预处理：点云数据在扫描过程中会存在大量无效点、噪声点，如何高效精准地移除噪声点，此方面算法的普适性、多样性还较低。
因此，研究实用、高效、精准的地面激光点云数据的预处理分析与点云局部特征提取是点云数据高效利用的关键性问题。
2、国内外研究现状
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