利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程課件

1、 基于機(jī)載LIDAR數(shù)據(jù) 應(yīng)用TerraSolid軟件提取DEM 竇延娟 2009.3.11 主要內(nèi)容1 原理2 TerraSolid系列軟件簡介3 TerraSolid軟件操作流程主要內(nèi)容1 原理 通過機(jī)載激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)是包含地面點(diǎn)、植被點(diǎn)、建筑物點(diǎn)等的三維坐標(biāo)的點(diǎn)云，要從這些數(shù)據(jù)中提取出DEM就要從這些點(diǎn)云中分離出植被點(diǎn)、建筑物點(diǎn)和錯(cuò)誤的點(diǎn)，提取出地面特征點(diǎn)，然利用這些點(diǎn)通過不規(guī)則三角網(wǎng)或格網(wǎng)構(gòu)建DEM。1 原理 通過機(jī)載激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)是包含地面點(diǎn)、植被1 原理 返回1 原理2. TerraSolid系列軟件簡介 TerraSolid系列軟件是芬蘭TerraSolid公司開發(fā)的一套

2、專門處理激光點(diǎn)數(shù)據(jù)的軟件，基于Microstation開發(fā)，能夠很容易地處理數(shù)百萬的點(diǎn)數(shù)據(jù)，主要包括TerraMatch、TerraScan、TerraModeler、TerraPhoto、TerraSurvey、TerraPhoto Viewer、TerraScan Viewer、TerraPipe、TerraSlave、TerraPipe等模塊 。提取DEM主要要應(yīng)用到TerraMatch、TerraScan、TerraModeler、TerraPhoto這四個(gè)模塊。2. TerraSolid系列軟件簡介 T2.1 TerraScan軟件模塊 TerraScan是TerraSolid公司用

3、來處理LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)的軟件。功能如下： 以xyz文本或類似于LAS 和 TerraScan的二進(jìn)制文本讀入原始的激光點(diǎn)云 三維方式瀏覽數(shù)據(jù) 自定義點(diǎn)類別 激光點(diǎn)自動(dòng)手動(dòng)分類 數(shù)字化地物 探測電力線 矢量化房屋 生成激光點(diǎn)的截面圖 輸出點(diǎn)分類 下一頁2.1 TerraScan軟件模塊 Ter自動(dòng)分類結(jié)果 返回自動(dòng)分類結(jié)果房屋截面房屋截面植被截面 返回植被截面2.2 TerraMatch軟件模塊 TerraMatch是用于激光點(diǎn)數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)定向誤差，測量激光面間或者激光面和已知點(diǎn)間的差別并改正激光點(diǎn)數(shù)據(jù)的軟件。 利用TerraMatch可自動(dòng)匹配來自不同航線的航帶，解決在激光掃描儀和慣性測量裝

4、置間沒有對準(zhǔn)的問題，并將側(cè)滾角、俯仰角和航向角的改正值應(yīng)用到全部數(shù)據(jù)中。2.2 TerraMatch軟件模塊 Ter2.2 TerraMatch軟件模塊 TerraMatch所需輸入的數(shù)據(jù)：帶重疊區(qū)的多條航帶帶有時(shí)間記錄的軌道信息和軌道位置有關(guān)的激光點(diǎn)，并且激光點(diǎn)為已經(jīng)完成分類的點(diǎn)2.2 TerraMatch軟件模塊 2.2 TerraMatch軟件模塊2.2 TerraMatch軟件模塊2.2 TerraMatch軟件模塊2.2 TerraMatch軟件模塊2.3 TerraModeler 軟件模塊 TerraModeler是建立地面模型的軟件，可通過該軟件建立地表、土層或者設(shè)計(jì)的三角面模型

5、，模型的產(chǎn)生可基于測量數(shù)據(jù)、圖形元素或文本文件。主要功能如下：創(chuàng)建數(shù)字高程模型（DEM）創(chuàng)建等高線圖創(chuàng)建規(guī)則格網(wǎng)圖創(chuàng)建坡向圖創(chuàng)建彩色渲染圖計(jì)算兩個(gè)面之間的體積 下一頁2.3 TerraModeler 軟件模塊 數(shù)字高程模型 返回 數(shù)字高程模型等高線圖 返回等高線圖規(guī)則格網(wǎng)圖 返回規(guī)則格網(wǎng)圖坡向圖 返回坡向圖2.4 TerraPhoto軟件模塊 TerraPhoto是利用地面激光點(diǎn)云作為映射面對航空影像進(jìn)行正射糾正，產(chǎn)生正射影像的軟件，整個(gè)糾正過程可以在測區(qū)內(nèi)沒有任何控制點(diǎn)的條件下執(zhí)行。該軟件具有以下特點(diǎn)： 糾正影像不需要控制點(diǎn) 根據(jù)高程值逐像素糾正影像 根據(jù)地表精確構(gòu)造激光點(diǎn)三角面模型 自動(dòng)平

6、滑過渡兩個(gè)影像間的色差2.4 TerraPhoto軟件模塊 Te2.4 TerraPhoto軟件模塊2.4 TerraPhoto軟件模塊2.4 TerraPhoto軟件模塊2.4 TerraPhoto軟件模塊2.5 軟件應(yīng)用說明1.該系列軟件在處理激光點(diǎn)數(shù)據(jù)之前要先創(chuàng) 建工程（project），在數(shù)據(jù)處理過程中以工作區(qū)（block）為單位。 2.在軟件使用過程中會涉及到多種文件格式，如*.dte為TopEye公司的激光點(diǎn)數(shù)據(jù)格式，*.cte為軌道信息文件格式，*.prj為工程文件，*.bin為二進(jìn)制格式文件，*.las為標(biāo)準(zhǔn)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)格式文件。 返回2.5 軟件應(yīng)用說明1.該系列軟件在處理激

7、光點(diǎn)數(shù)據(jù)之前要先創(chuàng)3 TerraSolid軟件操作流程3.1原始數(shù)據(jù)載入3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校3.3點(diǎn)的分類3.4正射影像處理3.5結(jié)合正射影像進(jìn)行手動(dòng)分類3.6提取DEM3 TerraSolid軟件操作流程3.1原始數(shù)據(jù)載入3.1原始數(shù)據(jù)輸入3.1.1 將TerraScan等模塊載入Microstation3.1.2 加載點(diǎn)分類列表文件3.1.3 坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換3.1.4 讀入激光點(diǎn)數(shù)據(jù)3.1.5 創(chuàng)建工作區(qū)block3.1.6 創(chuàng)建工程project3.1.7 將激光點(diǎn)加載到工程中 返回3.1原始數(shù)據(jù)輸入3.1.1 將TerraScan等模塊載入3.1.1 將TerraScan等模塊載

8、入Microstation 在Microstation主界面的Utilitues菜單中選擇MDL Applications，在打開的MDL窗口的Available Applications中選擇TSCAN等模塊，單擊Load。 返回3.1.1 將TerraScan等模塊載入Microstat3.1.2 加載點(diǎn)分類列表文件 分類列表文件格式為*.ptc，通過point classes窗口加載。 選擇 即打開point calsses窗口，選擇File/open，選擇*.ptc文件存儲路徑，可將默認(rèn)的分類文件加到應(yīng)用中。3.1.2 加載點(diǎn)分類列表文件 分類列表文3.1.2 加載點(diǎn)分類列表文件 分類

9、列表文件為定義好的點(diǎn)云的類，如地面點(diǎn)類、中低高植被類、建筑物類等，還包括各類的顯示顏色、線的粗細(xì)等信息，可在point class窗口中進(jìn)行編輯。 返回3.1.2 加載點(diǎn)分類列表文件 分類列表文3.1.3 坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換 選擇 中的TerraScan settings工具，打開窗口 在Builtin projection system中進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的 設(shè)置，在Transformation 中進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。3.1.3 坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換 選擇 3.1.3 坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置3.1.3 坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置3.1.3 坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 返回 3.1.3

10、 坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換3.1.4 讀入激光點(diǎn)數(shù)據(jù) 激光點(diǎn)格式有多種，*.dte為TopEye公司激光掃描數(shù)據(jù)格式，*.las為ASPRS下屬的L IDAR委員會制定了L IDAR數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)交換格式。 在TerraScan主窗口 中選擇File/Read points，打開Read points對話框，選擇存儲路徑中的*.dte文件，相繼點(diǎn)擊Add和Done按鈕，打開Load points 對話框，在該窗口中進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，即可讀入所有數(shù)據(jù)。3.1.4 讀入激光點(diǎn)數(shù)據(jù) 激光點(diǎn)格式有多種3.1.4 讀入激光點(diǎn)數(shù)據(jù) 3.1.4 讀入激光點(diǎn)數(shù)據(jù)以class顯示數(shù)據(jù)以class顯示數(shù)據(jù)以elev

11、ation顯示數(shù)據(jù)以elevation顯示數(shù)據(jù)以echo顯示數(shù)據(jù)以echo顯示數(shù)據(jù)以flightline顯示數(shù)據(jù) 返回以flightline顯示數(shù)據(jù)3.1.5 創(chuàng)建工作區(qū)block 選擇place block工具 創(chuàng)建工作區(qū)block，根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建適當(dāng)個(gè)數(shù)的工作區(qū)。然后利用place Text在工作區(qū)中輸入相應(yīng)的編號。3.1.5 創(chuàng)建工作區(qū)block 選擇pla3.1.5 創(chuàng)建工作區(qū)block 工作區(qū)的大小根據(jù)點(diǎn)的密度決定，一般情況下，如果電腦內(nèi)存為2G，一個(gè)工作區(qū)可讀取200萬個(gè)點(diǎn)；內(nèi)存為4G，一個(gè)工作區(qū)可讀取1000萬個(gè)點(diǎn)。 另外工作區(qū)的形狀也不是一定的，可以是規(guī)則的矩形，也可以使不規(guī)則的

12、多邊形。 返回3.1.5 創(chuàng)建工作區(qū)block 工作區(qū)的大3.1.6 創(chuàng)建工程project 在 中選擇第三個(gè)工具，即Project 。在打開的窗口中選擇File/New project，在打開的Project information對話框中寫入工程名，在storage中選擇scan binary 8 bit，選中Load class list automaticlly，點(diǎn)擊OK。 選擇“選擇”工具，將創(chuàng)建的工作區(qū)全選中，在Project窗口中選擇Block/Add boundaries，在打開的對話框中輸入文件名，在Numbering的下拉列表框中選擇Selected numbers（也可選

13、擇其他選項(xiàng)），點(diǎn)擊OK，出現(xiàn) ，即將工作區(qū)見到工程中去。3.1.6 創(chuàng)建工程project 在 3.1.6 創(chuàng)建工程project 返回3.1.6 創(chuàng)建工程project3.1.7 將激光點(diǎn)加載到工程中 在Project 窗口中選擇File/Import points into project，在打開的Import points into project對話框中，選擇數(shù)據(jù)路徑，打開*.dte格式文件，依次點(diǎn)擊Add和Done，在打開的如左圖示的對話框中，WGS84中選KKJ2,在Transform中選擇命名的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)名稱，點(diǎn)擊OK，即可將激光點(diǎn)數(shù)據(jù)加到工程中。 返回3.1.7 將激光點(diǎn)加載

14、到工程中 在Pr3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.載入飛行軌道 選擇Manage Trajectories工具，在打開的窗口中選擇File/Import files，在打開的Import trajectories對話框中選擇激光點(diǎn)數(shù)據(jù)對應(yīng)的所有*.cte文件，并按右圖所示進(jìn)行相關(guān)設(shè)置依次點(diǎn)擊Add和Done。3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.載入飛行軌道3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校載入飛行軌道后結(jié)果：3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校載入飛行軌道后結(jié)果：3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.Deduce line numbers 將航跡線和激光點(diǎn)進(jìn)行對應(yīng)，提高點(diǎn)的精度。進(jìn)行該操作的前后對比如下頁所示3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.Deduc

15、e line numb3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.按航帶進(jìn)行地面點(diǎn)的分類 采用“macro（宏）”進(jìn)行自動(dòng)分類，在進(jìn)行地面點(diǎn)分類時(shí)一般分為四個(gè)步驟：low points group of points; low points-single points; ground; below surface. 3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校創(chuàng)建macro的過程： 選擇tools/macro，在打開的macro對話框中，單擊Add，打開如右圖所示的菜單，從Routine的下拉列表框中選擇所要進(jìn)行分類的類型。 創(chuàng)建完macro后保存，運(yùn)行宏即可

16、完成自動(dòng)分類。3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校創(chuàng)建macro的過程：3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校地面點(diǎn)分類后結(jié)果：3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校地面點(diǎn)分類后結(jié)果：3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.計(jì)算檢校值 選擇 中的第七個(gè)工具，即Measure match，打開對話框measure match，在use classes的列表框中選擇ground，點(diǎn)擊OK， 即可進(jìn)行重疊條帶間的差值，結(jié)果如下圖所示3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.計(jì)算側(cè)滾、俯仰、航向及比例的差值 選擇find match，打開右圖所示對話框，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。.保存結(jié)果，并選擇 apply

17、match，應(yīng)用于所用工程數(shù)據(jù)。.用同樣的方法計(jì)算每條航帶的高程差3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.計(jì)算側(cè)滾、俯仰、航向及比例的差值3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.計(jì)算整個(gè)工程的高程波動(dòng) 選擇find fluctuations，計(jì)算重疊區(qū)域不同航帶的高程波動(dòng)，結(jié)果如下圖所示。 返回3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.計(jì)算整個(gè)工程的高程波動(dòng)3.3 點(diǎn)的分類.重疊區(qū)域裁剪 3.3 點(diǎn)的分類.重疊區(qū)域裁剪3.3 點(diǎn)的分類3.3 點(diǎn)的分類3.3 點(diǎn)的分類 在TerraScan主窗口中選擇 Flightline/Cut overlap，打開Cut overlap points對話框。在該對話框中進(jìn)行如下設(shè)置，點(diǎn)擊OK。3.3

18、點(diǎn)的分類 在TerraScan主窗3.3 點(diǎn)的分類重疊區(qū)域裁剪后結(jié)果：3.3 點(diǎn)的分類重疊區(qū)域裁剪后結(jié)果：3.3 點(diǎn)的分類.將前面分好類地面點(diǎn)返回為默認(rèn)類 創(chuàng)建macro，將分好類的地面點(diǎn)還原回默認(rèn)狀態(tài)，即所有點(diǎn)沒有分類。.設(shè)置macro，分離出地面點(diǎn) 與前面進(jìn)行地面點(diǎn)分類不同的是不按航跡線進(jìn)行分類，即不選中下圖框選的復(fù)選框。3.3 點(diǎn)的分類.將前面分好類地面點(diǎn)返回為默認(rèn)類3.3 點(diǎn)的分類.分離植被點(diǎn)在TerraScan中將植被分為Low vegetation、Medium vegetation和High vegetation，其中Low vegetation在0.5m2m之間，medium

19、vegetation在2m5m之間，high vegetation5m。 在分離植被點(diǎn)時(shí)，以從地面起的高度為準(zhǔn)，先從地面以上的點(diǎn)中分離出低的植被點(diǎn)，然后從余下的點(diǎn)中分離出中等高度植被點(diǎn)，最后分離高植被點(diǎn)。3.3 點(diǎn)的分類.分離植被點(diǎn)3.3 點(diǎn)的分類.分離植被點(diǎn) 源點(diǎn)類 目標(biāo)點(diǎn)類 目標(biāo)類的最低高度3.3 點(diǎn)的分類.分離植被點(diǎn)3.3 點(diǎn)的分類3.3 點(diǎn)的分類3.3 點(diǎn)的分類 .分離建筑物點(diǎn) 分離出的高植被點(diǎn)中包含有建筑物點(diǎn)，因此從高植被點(diǎn)中分離出建筑物點(diǎn)。3.3 點(diǎn)的分類3.3 點(diǎn)的分類3.3 點(diǎn)的分類3.3 點(diǎn)的分類.分離model key points Model key points是提取D

20、EM所用的點(diǎn)，為后面提取DEM方便，在分離model key points的同時(shí)，要將點(diǎn)輸出，選擇macro step-action-output points，在如下圖所示位置選擇保存model key points的文件路徑。3.3 點(diǎn)的分類.分離model key points3.3 點(diǎn)的分類 返回3.3 點(diǎn)的分類3.4正射影像處理 正射影像處理包括影像的鑲嵌、相機(jī)參數(shù)的迭代計(jì)算、影像與點(diǎn)云的配準(zhǔn)等，通過正射影像處理可使得正射影像與激光點(diǎn)完全匹配，有利于利用激光點(diǎn)云進(jìn)行分類判斷、建筑物的提取等。 返回3.4正射影像處理 3.5 結(jié)合正射影像進(jìn)行收到分類 利用macro進(jìn)行自動(dòng)分類難免有些點(diǎn)分到錯(cuò)誤的類中，如把地