ArcGIS平台中LiDAR數據三維城(chéng)市建模

　　1.前言

　　三維模型數據生産按照(zhào)其工作内容劃分(fēn)爲：數據獲取、激光(guāng)數據處理(lǐ)、模型制作、屬性數據匹配以及可(kě)視化(huà)浏覽等方面。其模型詳細程度決定建模作業過程的(de)難易程度。

　　2.數據處理(lǐ)

　　2.1 數據源

　　三維城(chéng)市建模的(de)數據源主要包括不同比例尺的(de)地形圖數據、遙感影(yǐng)像數據以及攝影(yǐng)測量數據等。爲滿足本次建模要求，具體數據如下(xià)：某大(dà)學所在地LiDAR點雲數據（LAS）、DEM數據、hillshades數據、遙感影(yǐng)像數據。

　　2.2 數據處理(lǐ)

　　由點數據插值生成栅格面的(de)方法有很多(duō)，綜合運算(suàn)效率和(hé)插值的(de)效果看，我們采用(yòng)三角網插值法來(lái)對(duì)點雲數據進行插值。從 LiDAR 數據上分(fēn)類出植被，裸地等區(qū)域，就可(kě)以近似地生成地勢面，進而生成DEM。

　　生成DEM：（1）由于原數據是LAS文件不能直接進行處理(lǐ)，因此先生成LAS數據集。在ArcGIS中的(de)操作：LAS文件→Create LAS Dataset；（2）LAS Dataset→LAS Dataset to TIN；（3）TIN→TIN to Raster（DEM）。

　　3.建模

　　LiDAR數據的(de)幾何精度雖然高(gāo)，也(yě)不能精确分(fēn)類。因此，在已有的(de)地形數據的(de)輔助下(xià)進行分(fēn)類可(kě)以很好地提高(gāo)分(fēn)類精度，如利用(yòng)當地的(de)遙感影(yǐng)像和(hé)地形數據輔助分(fēn)類地物(wù)。

　　分(fēn)辨出建築物(wù)區(qū)域以後，需要提取出建築物(wù)的(de)邊緣輪廓，對(duì)輪廓規格化(huà)。在 ArcGIS中，以Tin爲基準在Z方向延伸，近似表示建築物(wù)等三維實體的(de)方法，大(dà)大(dà)簡化(huà)了(le)建模，也(yě)利于模型的(de)管理(lǐ)。

　　目前來(lái)說機載激光(guāng)雷達數據的(de)分(fēn)類算(suàn)法雖多(duō)，但是算(suàn)法仍不夠成熟，并不能保證所有點均被正确的(de)劃分(fēn)。因此必須要加以人(rén)工分(fēn)類輔助。對(duì)于建築物(wù)提取來(lái)說，最易錯分(fēn)的(de)點往往位于建築物(wù)與植被高(gāo)度相同，且在空間上有所重合的(de)地方。而對(duì)于具體的(de)數據可(kě)對(duì)原始的(de)分(fēn)類進行擴充，以保證分(fēn)類表達的(de)準确。人(rén)工分(fēn)類的(de)過程并不複雜(zá)，但是卻占用(yòng)大(dà)量的(de)時(shí)間，可(kě)以引入遙感影(yǐng)像數據等輔助人(rén)工分(fēn)類，提高(gāo)工作效率以及分(fēn)類精度。

　　4.屬性數據匹配

　　城(chéng)市空間是以地表爲依托，向空中和(hé)地下(xià)延伸的(de)立體空間。三維地理(lǐ)實體需要放在能夠表現地形地貌的(de)數字地形模型上。

　　對(duì)于ArcGIS的(de)GeoDatabase數據格式來(lái)說，在ArcGIS系統中的(de)ArcMap平台可(kě)以爲這(zhè)些建築物(wù)的(de)圖形添加屬性信息。

　　5.可(kě)視化(huà)浏覽

　　三維可(kě)視化(huà)應用(yòng)主要包括可(kě)視化(huà)導航與操作、可(kě)視化(huà)效果調配、動畫(huà)實時(shí)飛(fēi)行、可(kě)視化(huà)查詢與三維分(fēn)析等。可(kě)針對(duì)模型用(yòng)途選擇适當的(de)軟件平台：對(duì)于精度要求不高(gāo)的(de)模型，ArcGIS平台即可(kě)滿足要求。

　　啓動ArcGIS軟件系列的(de)ArcScene，通(tōng)過圖層屬性設置高(gāo)程或使用(yòng)表面設置高(gāo)程。将表示城(chéng)市表面的(de)Tin 數據，描述建築物(wù)、道路、水(shuǐ)體等的(de)點、線、面數據載入ArcScene平台。描述建築物(wù)的(de)數據以相應的(de)Tin數據爲高(gāo)程基準，根據各個(gè)屬性數據庫中的(de)相應的(de)數值進行豎直方向的(de)延伸。調整各個(gè)圖形的(de)顔色和(hé)透明(míng)率以加強模型的(de)三維視覺效果。

　　6.結論

　　基于LiDAR建立三維城(chéng)市模型是當前的(de)的(de)一個(gè)研究熱(rè)點。數字高(gāo)程模型（DEM）的(de)建立和(hé)建築物(wù)模型的(de)建立是其中的(de)兩個(gè)主要問題。就本次建模來(lái)說存在的(de)問題有：LAS點雲數據量過大(dà)，導緻數據處理(lǐ)效率不高(gāo)；目前尚未有城(chéng)市模型标準，無法對(duì)三維模型進行量化(huà)的(de)評價。

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