激光點(diǎn)云,通常被業(yè)內(nèi)人直接稱為點(diǎn)云,它是利用激光在同一空間參考系下獲取物體表面每個(gè)采樣點(diǎn)的空間坐標(biāo),得到的是一系列表達(dá)目標(biāo)空間分布和目標(biāo)表面特性的海量點(diǎn)的集合,這個(gè)點(diǎn)集合就稱之為“點(diǎn)云”(PointCloud)。
在數(shù)字化測(cè)圖中,最常見的測(cè)繪產(chǎn)品就是數(shù)字線劃圖,外業(yè)測(cè)繪最終成果一般就是DLG。數(shù)字線劃地圖(DLG)是與現(xiàn)有線劃基本一致的各地圖要素的矢量數(shù)據(jù)集,且保存各要素間的空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息。數(shù)字線劃圖能全面地描述地表現(xiàn)象,色彩豐富,能滿足各種空間分析要求,可隨機(jī)地進(jìn)行數(shù)據(jù)選取和顯示,與其他信息疊加,可進(jìn)行空間分析、決策。
數(shù)字線劃地圖相對(duì)于傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖生產(chǎn)效率更高、質(zhì)量更好,通過對(duì)DLG數(shù)據(jù)的更新,可為政府決策、社會(huì)提供更好的服務(wù)。接著我們就來看看利用分類后合格的激光點(diǎn)云更新 DLG 數(shù)據(jù)。
使用點(diǎn)云分類成果中的地面點(diǎn)和特征線生成等高線,參數(shù)可根據(jù)不同區(qū)域地貌的特點(diǎn)設(shè)定。總體要求如下:
1)等高線在生成時(shí)不應(yīng)該出現(xiàn)各種系統(tǒng)性偏移;
2)等高線要連續(xù),不能有偽節(jié)點(diǎn),坎、堤等人工要素上的等高線不進(jìn)行處理,下一工序編輯時(shí)進(jìn)行處理;
3)等高線的修改范圍一般不應(yīng)超過1/6等高距;
4)每個(gè)圖幅可能包含多種地貌類型,根據(jù)圖幅內(nèi)不同地貌類型,使用不同的平滑參數(shù),確保等高線的表示合理,真實(shí)地反映地貌類型;
5)平滑要根據(jù)地形地貌特點(diǎn)進(jìn)行適度的調(diào)整,不能過度平滑,避免等高線失真,微地貌要保留;
6)面積小于1600m2的等高線酌情處理,但關(guān)鍵位置的等高線要保留;等高線取舍后,要保持原有地貌特征,例如破碎地貌不能處理成完整地貌的,取舍指標(biāo)按地貌特征適當(dāng)調(diào)整。
水稻田一般不應(yīng)有等高線,因此在水稻田中可以進(jìn)行大幅濾波,去除水稻田中無(wú)意義的等高線。根據(jù)相應(yīng)生產(chǎn)軟件設(shè)置等高線生成的濾波參數(shù)并依據(jù)相應(yīng)地面特征設(shè)置平滑參數(shù)。
利用分類后的點(diǎn)云數(shù)據(jù),使用其中的地面點(diǎn)層和特征點(diǎn)、線、面生成等高線。在初始等高線的基礎(chǔ)上去除噪音,平滑消除不必要的毛刺,對(duì)小的氣泡進(jìn)行合理取舍,從而得到等高線成果。等高線按照等高線的屬性與代碼進(jìn)行賦值。
由于機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度較高,以此生成的等高線能較好地反映出地貌的微特征,同時(shí)也會(huì)伴隨產(chǎn)生等高線的抖動(dòng)和氣泡,依據(jù)地貌特征將等高線進(jìn)行合理的編輯與優(yōu)化。等高線應(yīng)該真實(shí)地表示出各類地形的地貌特征;等高線應(yīng)連續(xù),不得自相交、打結(jié),不得有明顯變形和打折;等高線必須賦高程值和代碼。
1)等高線在生成時(shí)不應(yīng)該出現(xiàn)各種系統(tǒng)性偏移;
2)生成的等高線應(yīng)進(jìn)行平滑處理;
3)坎、堤等人工要素上的等高線不進(jìn)行處理,以便下一工序轉(zhuǎn)換成相應(yīng)要素時(shí)進(jìn)行比高和點(diǎn)位處理;
4)數(shù)據(jù)編輯時(shí),等高線應(yīng)保持連續(xù)不間斷,尤其是堤、亂掘地等人工地物;
5)等高線應(yīng)該真實(shí)地表示出各類地形的地貌特征,尤其是坎、陡坡、陡崖等內(nèi)容;
6)破碎地貌進(jìn)行合理取舍;
7)對(duì)不合理的地貌可做適當(dāng)修改,地貌可在1/6等高距范圍內(nèi)修改,特殊情況可以放寬到1/3等高距;
8)處理微小等高線,合理取舍;
9)等高線賦值要連續(xù),不能丟失等高線;
10)等高線要編碼,特別注意等高線的屬性填寫,TYPE字段中正向地貌填寫1,負(fù)向地貌填寫-1,其他填寫0。
1)初始生成的等高線要進(jìn)行取舍和圓滑編輯工作,通過采用高斯多項(xiàng)式函數(shù)生成平滑曲線,也可以采用多項(xiàng)式的階貝塞爾曲線(Bezier)或樣條曲線(Spline),但是提交數(shù)據(jù)時(shí)必須重采樣成標(biāo)準(zhǔn)的PolyLine,也就是將貝塞爾、圓弧和橢圓弧等曲線轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)線段,以保證數(shù)據(jù)入庫(kù)不丟失或變形。等高線要考慮整幅圖的特點(diǎn)適當(dāng)圓滑,采用整體圓滑和局部圓滑相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)圓滑既到位又不失真。
2) 等高線經(jīng)過圓滑處理后,會(huì)產(chǎn)生很多冗余點(diǎn),保證等高線變形較小情況下完成點(diǎn)抽稀,通常采用形狀識(shí)別技術(shù)找出折彎并分析其特征,然后消除無(wú)關(guān)緊要的多余節(jié)點(diǎn),在抽稀過程中也要考慮到整體抽稀和局部抽稀相結(jié)合。
等高線數(shù)據(jù)接邊包含位置接邊與屬性接邊。
①同屬性要素才能接邊,要檢查要素代碼與高程值的正確性;
②接邊后要素幾何形態(tài)要合理,等高線平滑自然,防止硬接;
③接邊差<3m時(shí)可只移動(dòng)一方接邊;
④接邊差在3—6m時(shí),兩邊向中間各移一半;
⑤接邊差>6m時(shí)應(yīng)分析原因合理處理。
不同等高距的圖幅接邊,只接同高程的等高線,以精度高的圖幅為準(zhǔn)順勢(shì)處理。
跨帶接邊,將鄰帶圖幅動(dòng)態(tài)投影進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)接邊。
1)應(yīng)選在明顯地物點(diǎn)和地形特征點(diǎn)上,每個(gè)公里格網(wǎng)分布9—13個(gè)高程注記點(diǎn),優(yōu)先采在一、二級(jí)方位物處,然后采集到地形變換處,其余呈“品”字形均勻分布。采集時(shí)參考影像和DLG,注意在道路交叉口、地貌特征點(diǎn)處選取高程注記點(diǎn)。
2)高程注記點(diǎn)選取時(shí),區(qū)域的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)都應(yīng)被體現(xiàn)。
3)高程注記點(diǎn)的高程值,必須同點(diǎn)云的高程值同值。
4)高程注記點(diǎn)和等高線不能存在點(diǎn)線矛盾,避免高曲矛盾。
將數(shù)字線劃地圖(DLG)和等高線套合,按照一、二類方位物和地形變化處優(yōu)先,其余呈“品”字形均勻分布,應(yīng)注意適當(dāng)選取部分水涯點(diǎn)作為高程注記點(diǎn),地形變換處適當(dāng)采集高程注記點(diǎn)。
采用分類后的地面點(diǎn)及約束要素構(gòu)TIN,提取相應(yīng)位置高程注記點(diǎn)的高程值。
山頂?shù)拈]合等高線中要有高程注記點(diǎn),著名的山峰,主要山頂、鞍部、隘口、盆地、洼地,以及各種重要地物點(diǎn)處都應(yīng)有高程注記點(diǎn)。
以能夠反映地貌特點(diǎn)為原則,負(fù)向地貌多的地方采集正向地貌的高程注記點(diǎn),正向地貌多的時(shí)候采集負(fù)向地貌的高程注記點(diǎn)。
以分類后的點(diǎn)云和約束要素構(gòu)TIN生成等高線為檢查依據(jù),不以數(shù)字高程模型反生的等高線為依據(jù)。在檢查軟件中,疊加成果等高線,檢查套合差,不能出現(xiàn)系統(tǒng)偏差、綜合過大和局部變形。
1)數(shù)據(jù)內(nèi)容完整,數(shù)據(jù)分幅、坐標(biāo)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)格式等均正確;
2)等高線不能出現(xiàn)系統(tǒng)偏差;
3)等高線與點(diǎn)云地面點(diǎn)直接生成的等高線精度保持一致;
4)等高線的編輯與取舍合理;
5)等高線連續(xù)表示,不存在高曲、水曲矛盾,不存在相交、偽節(jié);
6)等高線數(shù)據(jù)高程精度應(yīng)滿足要求。
1)數(shù)據(jù)內(nèi)容完整,數(shù)據(jù)分幅、坐標(biāo)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)格式等均正確;
2)高程注記點(diǎn)點(diǎn)位選取到位,分布合理;
3)高程注記點(diǎn)賦值正確,無(wú)高曲矛盾。
綜上所述,數(shù)字線劃地圖(DLG)在土地使用規(guī)劃與控制、城市建設(shè)管理、道路交通建設(shè)與管理等領(lǐng)域得到應(yīng)用,數(shù)字線劃地圖對(duì)各領(lǐng)域工程的順利開展起到十分重要的作用。
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