为了克服常规海洋遥感水深反演技术精度不高,时效性不强的缺点以及单波束、多波束测深技术对浅海、岛礁、暗礁及非安全水域船只无法到达的缺陷,文章引入机载激光测深系统,用于快速获取高精度水上下地形地貌特征点云,既可用于水深测量及地形图一体化绘制,也可用于探测水下目标、油污监测和海浪特征测量等领域。此外考虑到国国情,我国沿海海域水深在五十米以下范围内的面积大约有50万平方千米,尤其在南海具有战略意义的岛礁等区域,水深在二至五十米范围内的面积十三万平方千米,机载激光测深系统由于其快速、覆盖面广、测深精度高等优点,可以为海岸防护、围海造田、港口建设、国防等提供更加精确的基础数据支撑,应用前景广阔。由于目前针对激光点云的滤波算法主要用于陆地点云,用于水下点云的方法较少。三维Alpha shapes基于地物几何形状提取地物边界,本文将其用于提取水下地形特征点及其他地物的特征点,可以实现快速处理包含水上水下点云的机载激光测深数据。文章在阐述了机载激光测深系统组成和原理的基础上,分析了其误差来源、最后成果点云数据结构的组成及其特点。目视法、随机抽样法和交叉表法是对激光点云分类方法结果的主要精度评估方法,基于科学性和严谨性本文选用交叉表发对三维Alpha shapes点云数据分类后的精度进行评估。文章阐述了主流点云滤波算法,三维Alpha shapes算法原理及其在陆地点云分类中的应用和精度评估。文章目的主要论述机载激光测深系统,因此对于其在海洋测绘中的应用,通过实测点云数据与海图数据对比,分析其精度和适用性。此外通过运用自主开发的集成了二维和三维Alpha shapes算法的软件AlphashapesEditor对国产设备生成的水上下点云数据进行处理,处理结果可输出为文本文件或其他格式方便进一步处理。三维Alpha shapes算法的处理结果和国外设备生成的点云数据用商业软件进行处理,之后运用交叉表法分析了三维Alpha shapes在水下地形提取和其他地物的提取精度。文章系统研究和对比了机载激光测深系统,验证了其在浅海海域、滩涂、海岛礁等实施常规测量方法较困难地区进行快速高精度水上下一体化测量的可行性。文章分析了水上点云和水下点云在点云密度、反射强度方面的不同。通过国内设备采集数据与国外设备采集数据的对比,发现国内研究型硬件设备已经比较成熟,但与国外设备还有差距,主要体现在后处理数据的质量较差,数据可读性差等方面。文章基于二维Alpha shapes算法在构建平面地物边界及提取地面点的算法,结合现有对三维Alpha shapes算法的研究,编译出了三维Alpha shapes算法,由于其基于地物的几何形状进行滤波,在陆地上点云分类中表现出良好的效果。文章将Alpha shape算法首次用于水下点云滤波。机载激光测深系统获取的水下点云数据通过三维Alpha shapes算法操作及后处理,可快速获取剔除奇异点的点云数据,对导出后的点云按照ASPRS推荐的精度评估方法进行评估,结果显示算法精度较高,处理速度快。文章在C++基础上编写了基于windows系统的程序Alphashapeseditor软件。该程序具有点云读取、点云基本信息显示、三维/二维alpha shpes算法、二维/三维窗口显示点云、alpha shapes算法运行结果导出等功能,具有一定的可视性和实用性。