DLG高程要素為何采用LiDAR點云數(shù)據(jù)更新？

發(fā)布日期：2019-05-24 00:00 瀏覽量：13287

LiDAR技術現(xiàn)已被很多行業(yè)所認可，也會諸多領域做出了很多的貢獻。其實LiDAR就是利用GPS和IMU機載激光掃描，其所測得的數(shù)據(jù)為數(shù)字表面模型(DSM)的離散點表示，數(shù)據(jù)中含有空間三維信息和激光強度信息。

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

一、航測成圖的不足及采用LiDAR點云數(shù)據(jù)的優(yōu)勢

航測成圖在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，傳統(tǒng)的等高線制作主要依靠人工在攝影測量工作站上對立體影像進行立體量測，選定高程后，在立體影像中通過手輪和腳盤控制跟蹤，生成等高線。

高程注記點也主要通過人工在立體影像中測出。在傳統(tǒng)的DLG高程制作中主要的問題是精度難以保證，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

（1）精度保障好，機載LiDAR數(shù)據(jù)通過航飛獲取，后續(xù)根據(jù)傳感器外方位元素進行定向，獲取地面的高程信息，整個測區(qū)具有精度一致性的優(yōu)點。經(jīng)過抽樣對比，測點高程精度由于傳統(tǒng)立體量測獲得的高程。

（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，在地形復雜區(qū)域，LiDAR采集所需控制點少，外業(yè)困難的地區(qū)優(yōu)勢明顯。數(shù)據(jù)從獲取到后續(xù)數(shù)據(jù)處理，相關軟件和處理系統(tǒng)自動化程度高，且可對整個測區(qū)進行等高線生成和高程注記點抽取，后續(xù)人工檢查整理工作量小，大大提高了工作效率。

（3）對人員要求低，只需要掌握相關軟件操作，將LiDAR數(shù)據(jù)導入后進行提取就可以生成，后續(xù)對結果進行檢查，操作簡便。

三、利用LiDAR數(shù)據(jù)更新高程要素

（1）LiDAR點云數(shù)據(jù)處理

LiDAR點云中涵蓋了房屋點，地面點，樹木，道路等，進行數(shù)據(jù)處理需要對LiDAR點云數(shù)據(jù)進行濾波剔除非地面點，提取地面點。

濾波后，點云數(shù)據(jù)會在一些地方產(chǎn)生空缺，因此，需要進行DEM內(nèi)插。不同的差值方法有不同的精度和效率。地貌復雜區(qū)域采用TIN模型構建三角網(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點云數(shù)據(jù)生成的DEM，高程數(shù)學精度高，無論是標稱精度還是實測驗證，其精度都滿足甚至遠超過相應比例尺DLG高程的精度要求。

（2）等高線生產(chǎn)

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

處理過程主要包括：1、點云生成DEM，2、構建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等軟件進行處理，一般軟件都包含處理模塊，設置好參數(shù)可以自動提取等高線。

首先將點云數(shù)據(jù)導入軟件；

其次設置首曲線和計曲線的屬性參數(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，對新生成的等高線進行人工編輯修整。

為了保證等高線的精度和美觀，對自動生成的等高線需要進行必要的修飾，修飾應注意的是：

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、有無因為蛋殼之輩未濾除干凈造成的等高線突變。

最終使其能真實反映地貌特征且做到形態(tài)美觀、圖面簡潔。

（3）高程注記點生產(chǎn)

將點云 DEM 導入 EPS 軟件，使用提取高程點功能，設置提取方式和提取參數(shù)，比如使用格網(wǎng)提取，設置格網(wǎng)間距后軟件及自動提取高程，并生成高程注記。

對高程注記點進行展會和檢查。將高程注記點疊加到 DLG 上，檢查圖面是否有高程異常點，高程點能否代表實地特征，點位密度是否達到要求，地物點數(shù)亮是否符合要求，高程點與等高線是否矛盾。相鄰圖幅高程點是否沖突，高程注記是否壓蓋其他要素等。

現(xiàn)在對基礎地理信息數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性和準確性的需求越來越高，作為應用廣泛的數(shù)字線劃圖 DLG這種最基礎的數(shù)據(jù)，以傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式因為周期長、效率低，已經(jīng)不能滿足日益發(fā)展的社會需要。機載激光雷達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。