淺析從激光(guāng)LiDAR數據到數字線劃圖DLG

激光(guāng)雷達的(de)概述

激光(guāng)雷達作爲一種航空攝影(yǐng)測量系統，它是集激光(guāng)掃描儀、全球定位系統(GPS)和(hé)慣性導航系統(IMU)、數字攝影(yǐng)系統于一體的(de)攝影(yǐng)測量系統。該系統通(tōng)過激光(guāng)掃描儀的(de)激光(guāng)測距，獲得(de)激光(guāng)掃描儀到地面距離的(de)激光(guāng)點雲數據，利用(yòng)慣性導航測量(IMU)／差分(fēn)定位(DGPS)技術來(lái)獲取飛(fēi)機的(de)瞬時(shí)位置和(hé)激光(guāng)掃描儀的(de)姿态，高(gāo)分(fēn)辨率的(de)數碼相機同時(shí)獲取目标的(de)高(gāo)分(fēn)辨率影(yǐng)像。

機載激光(guāng)LiDAR系統能夠直接獲取地面物(wù)體的(de)三維坐(zuò)标信息，構建高(gāo)精度的(de)數字地面模型(DTM)，高(gāo)效制作數字高(gāo)程模型(DEM)和(hé)數字正射影(yǐng)像(DOM)，具有自動化(huà)程度高(gāo)、受天氣影(yǐng)響小、數據獲取周期短、精度高(gāo)等特點，且對(duì)植被具有一定的(de)穿透能力無需布設像控，目前在高(gāo)速公路、電力選線、石油勘探等領域得(de)到了(le)廣泛應用(yòng)。

機載激光(guāng)LiDAR數據應用(yòng)：如何制作數字線劃圖DLG？

數字線劃圖(DLG)是以點、線、面的(de)形式或地圖特定圖形符号形式表達的(de)地形要素的(de)地理(lǐ)信息矢量數據集。利用(yòng)機載LiDAR數據制作數字線劃圖DLG時(shí)，使用(yòng)機載LiDAR數據快(kuài)速生成數字地面模型和(hé)數字正射影(yǐng)像，再使用(yòng)數字地面模型和(hé)數字正射影(yǐng)像快(kuài)速生成等高(gāo)線和(hé)采集地物(wù)矢量數據，然後通(tōng)過外業調繪和(hé)内業數據編輯，制作出數字線劃圖。

機載LiDAR數據制作數字線劃圖DLG的(de)流程

(1)對(duì)航攝數據進行數據預處理(lǐ)。航測過程中進行了(le)IMU慣性導航測量和(hé)GPS的(de)空地聯測，所以要通(tōng)過對(duì)GPS數據差分(fēn)解算(suàn)，輸出激光(guāng)航迹和(hé)相機航迹以及計算(suàn)航測坐(zuò)标到工程坐(zuò)标的(de)轉換參數，通(tōng)過參考面數據對(duì)激光(guāng)點雲進行參數檢校。

(2)激光(guāng)點分(fēn)類，主要是靠軟件自動分(fēn)類。在對(duì)激光(guāng)數據進行預處理(lǐ)後，在專業軟件中導人(rén)激光(guāng)點數據和(hé)航迹數據，設置好參數，然後使用(yòng)軟件的(de)自動分(fēn)類功能對(duì)激光(guāng)點雲進行分(fēn)類。

(3)正射影(yǐng)像制作，主要是使用(yòng)分(fēn)類後的(de)激光(guāng)點輔助原始影(yǐng)像進行正射糾正。在導入分(fēn)類好的(de)激光(guāng)點、相機參數和(hé)原始影(yǐng)像，同時(shí)給影(yǐng)像添加完連接點、設置好參數後，對(duì)影(yǐng)像進行正射糾正，快(kuài)速生成正射影(yǐng)像。 

(4)對(duì)分(fēn)類後的(de)激光(guāng)點對(duì)照(zhào)正射影(yǐng)像進行手工優化(huà)分(fēn)類，然後創建可(kě)編輯地面模型。對(duì)照(zhào)地面模型和(hé)正射影(yǐng)像，對(duì)特征線進行采集。通(tōng)過在構建的(de)三角網中插入特征線，修改數字地面模型，利用(yòng)修改後的(de)數字地面模型内插生成等高(gāo)線，并根據需要的(de)間距自動标注高(gāo)程點，把等高(gāo)線轉換格式後在MAPGIS圖形編輯器中進行編輯。

(5) 在MAPGIS圖形編輯器中，将數字等高(gāo)線圖與正射影(yǐng)像圖進行疊加，生成等高(gāo)線正射影(yǐng)像圖，然後在等高(gāo)線正射影(yǐng)像圖中對(duì)地物(wù)、建築物(wù)、地貌、水(shuǐ)系、管線、植被、分(fēn)類界、道路等地物(wù)進行矢量化(huà)，并進行編輯，生成初步的(de)線劃地形圖。 

(6)利用(yòng)初步的(de)線劃地形圖到實地進行調繪，調查并編輯地物(wù)、建築物(wù)、地貌、水(shuǐ)系、管線、植被等的(de)屬性及相關數據和(hé)名稱。

(7)調繪完成後，内業根據外業調繪成果，對(duì)數字線劃圖上的(de)點、線、區(qū)及其他(tā)圖面元素進行編輯，然後按标準進行數字地形圖(制圖數據)編輯，提交數字地形圖成果。

制作數字線劃圖DLG過程中的(de)注意事項

1、數據預處理(lǐ)

數據預處理(lǐ)是數據獲取和(hé)内業作圖的(de)銜接部分(fēn)，是質量保障的(de)重要一環。數據預處理(lǐ)時(shí)對(duì)激光(guāng)數據要進行分(fēn)塊和(hé)重疊剪切，方便作圖。

2、激光(guāng)點分(fēn)類

激光(guāng)點分(fēn)類時(shí)，如果需要轉換坐(zuò)标，則需要在導入激光(guāng)數據時(shí)輸入坐(zuò)标轉換參數。參數的(de)設置好壞是在作業過程中積累經驗、逐步改進的(de)。

3、生成正射影(yǐng)像

對(duì)快(kuài)速生成的(de)正射影(yǐng)像進行檢查，主要是檢查圖片之間的(de)拼接是否良好，以及正射影(yǐng)像與激光(guāng)點的(de)确切配準，如果圖片之間的(de)連接不好就檢查連接點直到滿足制圖精度要求。對(duì)最終生成的(de)正射影(yǐng)像進行自檢，如果不符合制圖精度要求(如變形的(de)橋梁和(hé)路面)，對(duì)其進行修改(在模型中加入斷裂線)。

4、手工優化(huà)激光(guāng)點

對(duì)分(fēn)類過的(de)激光(guāng)點進行手工優化(huà)分(fēn)類，是由于激光(guāng)點自動分(fēn)類有它本身的(de)局限性，在地形複雜(zá)或者有低植被覆蓋地面的(de)地方，系統無法利用(yòng)給定的(de)參數對(duì)其精确分(fēn)類，在生成地面模型時(shí)這(zhè)些地方就不能真實反映地表信息，利用(yòng)DTM生成等高(gāo)線、線劃圖時(shí)，會影(yǐng)響制圖精度，所以要對(duì)照(zhào)DTM對(duì)其進行手工編輯。

5、房(fáng)屋矢量化(huà)

房(fáng)屋的(de)矢量化(huà)是在上一步的(de)激光(guāng)點上跟蹤的(de)，矢量化(huà)完畢後，将結果轉換格式導入MAPGIS圖形編輯器中進行編輯。在等高(gāo)線正射影(yǐng)像圖中對(duì)地物(wù)進行矢量化(huà)時(shí)，考慮工作效率和(hé)編輯修改，最好計劃矢量化(huà)的(de)順序。

6、工作執行标準

外業調繪，要按GB／T7931--2008《1：5001：10001：2000地形圖航空攝影(yǐng)外業規範》要素類進行調查和(hé)注記。與傳統調繪相比，由于内業對(duì)地物(wù)、建築物(wù)、地貌、水(shuǐ)系、管線、植被、分(fēn)類界、道路等地物(wù)要素的(de)采集，使外業調繪主要變爲調查和(hé)注記，減小了(le)工作量，加快(kuài)了(le)成圖效率。

綜上所述，講述了(le)利用(yòng)機載LiDAR數據制作數字線劃圖的(de)基本流程以及需要注意的(de)事項。随著(zhe)攝影(yǐng)測量設備的(de)不斷更新，專業軟件的(de)功能和(hé)算(suàn)法不斷優化(huà)完善，使得(de)機載LiDAR技術更加成熟。

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