DLG高程要素為何采用LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)更新？

發(fā)布日期：2019-05-24 00:00 瀏覽量：11279

LiDAR技術(shù)現(xiàn)已被很多行業(yè)所認(rèn)可，也會(huì)諸多領(lǐng)域做出了很多的貢獻(xiàn)。其實(shí)LiDAR就是利用GPS和IMU機(jī)載激光掃描，其所測(cè)得的數(shù)據(jù)為數(shù)字表面模型(DSM)的離散點(diǎn)表示，數(shù)據(jù)中含有空間三維信息和激光強(qiáng)度信息。

應(yīng)用分類(Classification)技術(shù)在這些原始數(shù)字表面模型中移除建筑物、人造物、覆蓋植物等測(cè)點(diǎn)，即可獲得數(shù)字高程模型(DEM)，并同時(shí)得到地面覆蓋物的高度。

一、航測(cè)成圖的不足及采用LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)

航測(cè)成圖在DLG高程制作的不足

DLG高程要素主要包括等高線和高程注記點(diǎn)，傳統(tǒng)的等高線制作主要依靠人工在攝影測(cè)量工作站上對(duì)立體影像進(jìn)行立體量測(cè)，選定高程后，在立體影像中通過(guò)手輪和腳盤(pán)控制跟蹤，生成等高線。

高程注記點(diǎn)也主要通過(guò)人工在立體影像中測(cè)出。在傳統(tǒng)的DLG高程制作中主要的問(wèn)題是精度難以保證，人力成本很高，效率低下。

二、LiDAR數(shù)據(jù)更新高程要素的優(yōu)點(diǎn)

（1）精度保障好，機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)通過(guò)航飛獲取，后續(xù)根據(jù)傳感器外方位元素進(jìn)行定向，獲取地面的高程信息，整個(gè)測(cè)區(qū)具有精度一致性的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)抽樣對(duì)比，測(cè)點(diǎn)高程精度由于傳統(tǒng)立體量測(cè)獲得的高程。

（2）數(shù)據(jù)獲取不受天氣限制，在不采集影像的情況下可以全天候采集，且有一定植被穿透能力，在地形復(fù)雜區(qū)域，LiDAR采集所需控制點(diǎn)少，外業(yè)困難的地區(qū)優(yōu)勢(shì)明顯。數(shù)據(jù)從獲取到后續(xù)數(shù)據(jù)處理，相關(guān)軟件和處理系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，且可對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行等高線生成和高程注記點(diǎn)抽取，后續(xù)人工檢查整理工作量小，大大提高了工作效率。

（3）對(duì)人員要求低，只需要掌握相關(guān)軟件操作，將LiDAR數(shù)據(jù)導(dǎo)入后進(jìn)行提取就可以生成，后續(xù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢查，操作簡(jiǎn)便。

三、利用LiDAR數(shù)據(jù)更新高程要素

（1）LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

LiDAR點(diǎn)云中涵蓋了房屋點(diǎn)，地面點(diǎn)，樹(shù)木，道路等，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理需要對(duì)LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波剔除非地面點(diǎn)，提取地面點(diǎn)。

濾波后，點(diǎn)云數(shù)據(jù)會(huì)在一些地方產(chǎn)生空缺，因此，需要進(jìn)行DEM內(nèi)插。不同的差值方法有不同的精度和效率。地貌復(fù)雜區(qū)域采用TIN模型構(gòu)建三角網(wǎng)，在較平坦區(qū)域采用規(guī)則格網(wǎng)模型。內(nèi)插后生成完整的DEM。

由LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成的DEM，高程數(shù)學(xué)精度高，無(wú)論是標(biāo)稱精度還是實(shí)測(cè)驗(yàn)證，其精度都滿足甚至遠(yuǎn)超過(guò)相應(yīng)比例尺DLG高程的精度要求。

（2）等高線生產(chǎn)

等高線生產(chǎn)方式是采用點(diǎn)云規(guī)則格網(wǎng)化提取的DEM成果進(jìn)行內(nèi)插。

處理過(guò)程主要包括：1、點(diǎn)云生成DEM，2、構(gòu)建TIN模型，3、生成等高線，4、人工編輯、修改，5、等高線接邊，6生成成果。可采用EPS等軟件進(jìn)行處理，一般軟件都包含處理模塊，設(shè)置好參數(shù)可以自動(dòng)提取等高線。

首先將點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件；

其次設(shè)置首曲線和計(jì)曲線的屬性參數(shù)，比如等高距、線型、顏色等。直接內(nèi)插生成等高線；

最后，疊加DLG和DOM數(shù)據(jù)、原等高線數(shù)據(jù)等，對(duì)新生成的等高線進(jìn)行人工編輯修整。

為了保證等高線的精度和美觀，對(duì)自動(dòng)生成的等高線需要進(jìn)行必要的修飾，修飾應(yīng)注意的是：

1、平緩地區(qū)等高線走向；

2、V字山脊山谷的朝向是否一致；

3、有無(wú)因?yàn)榈皻ぶ呂礊V除干凈造成的等高線突變。

最終使其能真實(shí)反映地貌特征且做到形態(tài)美觀、圖面簡(jiǎn)潔。

（3）高程注記點(diǎn)生產(chǎn)

將點(diǎn)云 DEM 導(dǎo)入 EPS 軟件，使用提取高程點(diǎn)功能，設(shè)置提取方式和提取參數(shù)，比如使用格網(wǎng)提取，設(shè)置格網(wǎng)間距后軟件及自動(dòng)提取高程，并生成高程注記。

對(duì)高程注記點(diǎn)進(jìn)行展會(huì)和檢查。將高程注記點(diǎn)疊加到 DLG 上，檢查圖面是否有高程異常點(diǎn)，高程點(diǎn)能否代表實(shí)地特征，點(diǎn)位密度是否達(dá)到要求，地物點(diǎn)數(shù)亮是否符合要求，高程點(diǎn)與等高線是否矛盾。相鄰圖幅高程點(diǎn)是否沖突，高程注記是否壓蓋其他要素等。

現(xiàn)在對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性和準(zhǔn)確性的需求越來(lái)越高，作為應(yīng)用廣泛的數(shù)字線劃圖 DLG這種最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，以傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式因?yàn)?/span>周期長(zhǎng)、效率低，已經(jīng)不能滿足日益發(fā)展的社會(huì)需要。機(jī)載激光雷達(dá)為我們探索新的生產(chǎn)模式，創(chuàng)新生產(chǎn)方法提供了一種可行的方法途徑。