激光(guāng)LIDAR航空攝影(yǐng)獲取點雲數據後做(zuò)什(shén)麽工作？

發布日期：2019-06-18 00:00 浏覽量：9631

飛(fēi)燕遙感航攝項目機載激光(guāng)雷達電力巡線.png

在昨天的(de)《激光(guāng)LIDAR開展航空攝影(yǐng)任務有哪些流程？》一文中我們了(le)解了(le)機載激光(guāng)雷達工作中從數據獲取到最終成果的(de)整個(gè)流程。其中有一步流程需要對(duì)點雲數據預處理(lǐ)，那麽對(duì)于點雲處理(lǐ)有怎樣的(de)工藝流程呢(ne)？

一、點雲預處理(lǐ)

航空攝影(yǐng)完成的(de)激光(guāng)點雲數據是以航線爲單元提供的(de),一方面數據量大(dà),另一方面航線間存在重疊。爲便于後期作業,需要按作業單元進行相關的(de)鑲嵌和(hé)裁切工作,形成管理(lǐ)和(hé)作業的(de)數據處理(lǐ)單元。

1.鑲嵌線的(de)确定

在鑲嵌線繪制過程中,重點考慮以下(xià)要求:

(1)航線接邊差應滿足設計要求;

(2)鑲嵌線應盡量選擇在重疊處的(de)中央;

(3)因激光(guāng)掃描日期引起航線間地物(wù)存在明(míng)顯差異時(shí),鑲嵌線應盡量沿溝渠、行樹、鄉村(cūn)路等帶狀覆蓋的(de)中心區(qū)域繪制,平原區(qū)域作物(wù)生長(cháng)差異明(míng)顯時(shí)尤其要避免在大(dà)面積平坦耕地中穿過。

2.噪聲濾除

采用(yòng)機載激光(guāng)雷達掃描法獲取的(de)點雲數據,在測量過程中不可(kě)避免地混有不合理(lǐ)的(de)噪聲點,噪聲點的(de)産生主要是由儀器的(de)系統誤差和(hé)被測對(duì)象的(de)物(wù)理(lǐ)特性引起的(de)。噪聲點分(fēn)爲高(gāo)于或低于地面的(de)、孤立的(de)、不成群的(de)噪聲點和(hé)與真實地表高(gāo)差較小的(de)、與地面點混合在一起的(de)噪聲點。

二、點雲分(fēn)類

利用(yòng)點雲處理(lǐ)軟件提供的(de)點雲分(fēn)類工具,采用(yòng)人(rén)機交互的(de)方式,對(duì)機載激光(guāng)點雲數據進行半自動化(huà)分(fēn)類,爲後期的(de)人(rén)工分(fēn)類和(hé)編輯提供初分(fēn)類後的(de)階段點雲分(fēn)類成果。

非地面點的(de)主要反射體爲構築物(wù)和(hé)植被,其濾波過程較爲複雜(zá),其濾波質量對(duì)處理(lǐ)人(rén)員(yuán)的(de)業務能力要求較高(gāo),在進行人(rén)機交互點雲分(fēn)類處理(lǐ)時(shí),應遵循以下(xià)原則:

1)以分(fēn)幅數據爲作業單元,根據地表覆蓋類型、點雲掃描日期的(de)差異等,适當劃分(fēn)交互處理(lǐ)單元,處理(lǐ)單元範圍線應予以保存;

2)理(lǐ)解分(fēn)類工具的(de)計算(suàn)原理(lǐ),能夠熟練、靈活、綜合地利用(yòng)相關分(fēn)類工具;

3)測試調整相關參數設置,确保達到最優分(fēn)類效果,減少後期人(rén)工分(fēn)類工作量,由于設備、地形、季節、氣候等多(duō)方面原因,無法确定固定參數,隻能根據分(fēn)類後的(de)情況确定具體參數;

4)在利用(yòng)數字正射影(yǐng)像輔助作業時(shí),應分(fēn)析其航攝日期與點雲數據間的(de)差異性。

1 自動分(fēn)類要求

人(rén)機交互點雲分(fēn)類所實現的(de)處理(lǐ)效果,在客觀上受地物(wù)覆蓋類型的(de)影(yǐng)響極大(dà),應能夠滿足以下(xià)要求:

1)喬木(mù)林(lín)地與其覆蓋的(de)地面點應充分(fēn)識别并分(fēn)類,包括自然生長(cháng)的(de)林(lín)地、果園、散樹、行道樹等;

2)灌木(mù)林(lín)地與其覆蓋的(de)地面點應盡可(kě)能予以識别并分(fēn)類,根據高(gāo)山地、山地、丘陵地、平原 4 個(gè)地形類别對(duì)高(gāo)程精度的(de)不同要求,适當調整處理(lǐ)參數,尤其是平原、丘陵區(qū)域,高(gāo)程精度要求較高(gāo),在處理(lǐ)過程中應有所側重;

3)大(dà)田作物(wù)根據其作物(wù)種類、生長(cháng)态勢、種植密度,最大(dà)程度地實現地面點的(de)分(fēn)離,因客觀條件限制而不能實現有效分(fēn)類的(de),留待下(xià)道工序手工處理(lǐ)。

2 人(rén)工分(fēn)類要求

1)居民區(qū)

(1)将自動分(fēn)類錯歸爲地表類的(de)建築物(wù)表面點、地面上的(de)雜(zá)物(wù)點、牆角或牆面點、露天設備、假山石、煤堆上的(de)點(被吸收比較少)及草(cǎo)堆、柴堆、垃圾箱、垃圾等臨時(shí)性堆積物(wù)上的(de)點都分(fēn)到非地面點;

(2) 房(fáng)屋下(xià)的(de)房(fáng)基形狀完整,在能滿足精度要求的(de)前提下(xià),比較美(měi)觀地保留和(hé)取舍點,形狀不完整的(de)在确定地形的(de)形狀或位置時(shí)可(kě)降點保持地基完整保留,很小的(de)、單獨的(de)一個(gè)地基删掉,地基以上的(de)點全部分(fēn)到非地面點;

(3)房(fáng)區(qū)中所有道路點都要保留,連接地面與建築物(wù)的(de)階梯路,如大(dà)禮堂、劇院、單位門前的(de)台階均分(fēn)到非地面點;

(4)房(fáng)區(qū)裏的(de)圍牆、樹木(mù)、草(cǎo)堆、雜(zá)物(wù)、大(dà)型的(de)人(rén)爲堆出來(lái)的(de)臨時(shí)性土堆分(fēn)到非地面點。

2)水(shuǐ)系及設施

(1)大(dà)面積水(shuǐ)草(cǎo)的(de)處理(lǐ),具有一定高(gāo)度的(de)或漂浮在水(shuǐ)面上的(de)比較密集的(de)水(shuǐ)草(cǎo),能根據周圍地形判斷出具有一定高(gāo)差的(de),放在水(shuǐ)域層;

(2)幹涸的(de)水(shuǐ)域點均分(fēn)到地面點層,幹溝、溢洪道、幹涸的(de)地面支渠分(fēn)到地面點層;

(3)主要堤、攔水(shuǐ)壩、一般堤、防波堤分(fēn)到地面點;

(4)水(shuǐ)面上的(de)噪聲點、漂浮物(wù)以及植被等産生的(de)點雲均分(fēn)到水(shuǐ)域層。

3)道路及設施

(1)高(gāo)速公路、各級公路的(de)隔離帶分(fēn)到非地面點;

(2)車行橋、立交橋、下(xià)跨道等與陸地相交處要拉斷面仔細分(fēn)出橋面、下(xià)跨道與地面的(de)相交部位,架空部分(fēn)的(de)點分(fēn)到架空路面類;

(3)過街(jiē)天橋、人(rén)行橋與地面相連的(de)部分(fēn)點雲分(fēn)到地面點類,架空部分(fēn)的(de)點分(fēn)到架空路面類;

(4)道路上的(de)汽車、行人(rén)等非地面點雲分(fēn)到噪聲層。

三、地面約束要素

激光(guāng)點雲數據表示地面模型,受飛(fēi)行時(shí)間、點雲間距、遮蔽、特殊反射等條件的(de)限制以及客觀世界複雜(zá)性的(de)影(yǐng)響,部分(fēn)地形特征需要使用(yòng)二、三維矢量數據作爲地形表面約束要素,對(duì)其進行補充約束,才能合理(lǐ)表示出地面模型。

地形地面約束要素,是以矢量數據的(de)形式來(lái)補充點雲數據的(de)漏洞或對(duì)地形變化(huà)處進行約束,地形表面約束要素包括點、線、面 3 類矢量形式,起到補充、替換、強制變化(huà)等作用(yòng)。

約束要素基本要求如下(xià):

1)出現下(xià)列情況時(shí),應通(tōng)過表面約束要素對(duì)激光(guāng)點雲局部缺陷區(qū)域進行補充約束。

(1)在激光(guāng)點雲受到激光(guāng)掃描角度的(de)影(yǐng)響,造成山體模型局部失真的(de)情況下(xià),應利用(yòng)已有成果作爲補充彌補激光(guāng)點雲漏洞區(qū)域;

(2)公路、河(hé)渠、水(shuǐ)庫等處因植被遮蔽造成有效地面點雲明(míng)顯不足,與無植被遮蔽區(qū)域的(de)同類地面模型比較,視覺效果差異較大(dà)的(de)帶狀區(qū)域,應采集硬斷線或離散高(gāo)程注記點對(duì)局部地面模型進行細化(huà)處理(lǐ)。

2)水(shuǐ)體約束要素優化(huà)處理(lǐ)湖泊、水(shuǐ)庫、坑塘及雙線水(shuǐ)等,應采集約束線進行水(shuǐ)域置平或平差。

制作 DEM 時(shí),按照(zhào)點雲采集約束線,高(gāo)程賦值應爲數據獲取時(shí)的(de)瞬時(shí)水(shuǐ)位高(gāo);制作等高(gāo)線時(shí),如果DLG 數據的(de)現勢性好,以 DLG 水(shuǐ)域線作爲特征面,如果點雲的(de)現勢性好,則按照(zhào)點雲采集。流動的(de)水(shuǐ)體要注意整個(gè)測區(qū)的(de)水(shuǐ)域平差,确保等高(gāo)線過水(shuǐ)正确,避免等高(gāo)線二次過水(shuǐ)現象出現。

地形表面約束要素,在作業過程中基于點雲、影(yǐng)像信息手工采集編輯後,存貯爲 Shape 數據文件進行提交。

四、點雲分(fēn)類檢查

1)目視檢查原則

(1)不同的(de)地形類别高(gāo)程精度要求不同,對(duì)能夠滿足精度要求的(de)區(qū)域不必再進行過度的(de)細節處理(lǐ),對(duì)不能滿足精度的(de)區(qū)域,則必須重點處理(lǐ);

(2)平原地區(qū)應對(duì)大(dà)田作物(wù)區(qū)、建築區(qū)、溝渠道路兩側區(qū)域等進行重點檢查;

(3)丘陵山地應重點檢查灌木(mù)林(lín)區(qū);

(4)平原丘陵過渡地帶,人(rén)類活動多(duō),地形變換容易失真,進行重點檢查;

(5)對(duì)靜态、流動水(shuǐ)體進行重點檢查。

2) 檢查方法

(1)檢查數據是否完整;

(2)疊加彩色正射影(yǐng)像,判斷點雲覆蓋物(wù)類型;

(3)按點雲類别賦予相應顔色值目視進行檢查;

(4)按點雲類别和(hé)高(gāo)度賦予相應顔色值目視進行檢查;

(5) 注意大(dà)面積沒有分(fēn)類爲地面的(de)地方。

綜合上述，探討(tǎo)了(le)激光(guāng)點雲數據的(de)處理(lǐ)原則,激光(guāng)點雲的(de)鑲嵌線繪制過程中需考慮的(de)問題,分(fēn)析了(le)激光(guāng)點雲的(de)自動分(fēn)類和(hé)人(rén)工分(fēn)類的(de)要求、約束要素的(de)要求。本文還(hái)探討(tǎo)了(le)激光(guāng)點雲分(fēn)類和(hé)約束要素檢查的(de)要求。利用(yòng)激光(guāng)點雲制作 DEM,能夠大(dà)大(dà)提高(gāo)DEM 的(de)精度,減少人(rén)工繪制等高(gāo)線的(de)工作量,将有很好的(de)利用(yòng)前景。