利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程

基于機(jī)載LIDAR數(shù)據(jù)應(yīng)用TerraSolid軟件提取DEM

竇延娟

主要內(nèi)容1原理2TerraSolid系列軟件簡(jiǎn)介3TerraSolid軟件操作流程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)云中別離出植被點(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)那么三角網(wǎng)或格網(wǎng)構(gòu)建DEM。1原理

返回2.TerraSolid系列軟件簡(jiǎn)介TerraSolid系列軟件是芬蘭TerraSolid公司開發(fā)的一套專門處理激光點(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、TerraPhotoViewer、TerraScanViewer、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。2.1TerraScan軟件模塊TerraScan是TerraSolid公司用來處理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(cè)電力線◆矢量化房屋◆生成激光點(diǎn)的截面圖◆輸出點(diǎn)分類下一頁自動(dòng)分類結(jié)果

返回房屋截面植被截面

返回2.2TerraMatch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(cè)量激光面間或者激光面和點(diǎn)間的差異并改正激光點(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(cè)量裝置間沒有對(duì)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。2.2TerraMatch軟件模塊

TerraMatch所需輸入的數(shù)據(jù)：①帶重疊區(qū)的多條航帶②帶有時(shí)間記錄的軌道信息③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)2.2TerraMatch軟件模塊2.2TerraMatch軟件模塊2.3TerraModeler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，模型的產(chǎn)生可基于測(cè)量數(shù)據(jù)、圖形元素或文本文件。主要功能如下：◆創(chuàng)立數(shù)字高程模型〔DEM〕◆創(chuàng)立等高線圖◆創(chuàng)立規(guī)那么格網(wǎng)圖◆創(chuàng)立坡向圖◆創(chuàng)立彩色渲染圖◆計(jì)算兩個(gè)面之間的體積下一頁數(shù)字高程模型

返回等高線圖

返回規(guī)那么格網(wǎng)圖

返回坡向圖

返回2.4TerraPhoto軟件模塊TerraPhoto是利用地面激光點(diǎn)云作為映射面對(duì)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(cè)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)平滑過渡兩個(gè)影像間的色差2.4TerraPhoto軟件模塊2.4TerraPhoto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(huì)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3TerraSolid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DEM3.1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)立工作區(qū)block3.1.6創(chuàng)立工程project3.1.7將激光點(diǎn)加載到工程中返回3.1.1將TerraScan等模塊載入Microstation

在Microstation主界面的Utilitues菜單中選擇MDLApplications，在翻開的MDL窗口的AvailableApplications中選擇TSCAN等模塊，單擊Load。返回3.1.2加載點(diǎn)分類列表文件分類列表文件格式為*.ptc，通過pointclasses窗口加載。選擇即翻開pointcalsses窗口，選擇File/open，選擇*.ptc文件存儲(chǔ)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pointclass窗口中進(jìn)行編輯。

返回3.1.3坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換選擇中的TerraScansettings工具，翻開窗口在Builtinprojectionsystem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

3.1.4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LIDAR委員會(huì)制定了LIDAR數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)交換格式。在TerraScan主窗口中選擇File/Readpoints，翻開Readpoints對(duì)話框，選擇存儲(chǔ)路徑中的*.dte文件，相繼點(diǎn)擊Add和Done按鈕，翻開Loadpoints對(duì)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)

以class顯示數(shù)據(jù)以elevation顯示數(shù)據(jù)以echo顯示數(shù)據(jù)以flightline顯示數(shù)據(jù)

返回3.1.5創(chuàng)立工作區(qū)block選擇placeblock工具創(chuàng)立工作區(qū)block，根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)立適當(dāng)個(gè)數(shù)的工作區(qū)。然后利用placeText在工作區(qū)中輸入相應(yīng)的編號(hào)。3.1.5創(chuàng)立工作區(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)那么的矩形，也可以使不規(guī)那么的多邊形。返回3.1.6創(chuàng)立工程project在中選擇第三個(gè)工具，即Project。在翻開的窗口中選擇File/Newproject，在翻開的Projectinformation對(duì)話框中寫入工程名，在storage中選擇scanbinary8bit，選中Loadclasslistautomaticlly，點(diǎn)擊OK。選擇“選擇〞工具，將創(chuàng)立的工作區(qū)全選中，在Project窗口中選擇Block/Addboundaries，在翻開的對(duì)話框中輸入文件名，在Numbering的下拉列表框中選擇Selectednumbers〔也可選擇其他選項(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)立工程project

返回3.1.7將激光點(diǎn)加載到工程中在Project窗口中選擇File/Importpointsintoproject，在翻開的Importpointsintoproject對(duì)話框中，選擇數(shù)據(jù)路徑，翻開*.dte格式文件，依次點(diǎn)擊Add和Done，在翻開的如左圖示的對(duì)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3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校⑴.載入飛行軌道選擇ManageTrajectories工具，在翻開的窗口中選擇File/Importfiles，在翻開的Importtrajectories對(duì)話框中選擇激光點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)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。3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校載入飛行軌道后結(jié)果：3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校⑵.Deducelinenumbers將航跡線和激光點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，提高點(diǎn)的精度。進(jìn)行該操作的前后比照方下頁所示3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校⑶.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：①lowpoints–groupofpoints;②lowpoints-singlepoints;③ground;④belowsurface.

3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校創(chuàng)立macro的過程：選擇tools/macro，在翻開的macro對(duì)話框中，單擊Add，翻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)立完macro后保存，運(yùn)行宏即可完成自動(dòng)分類。3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校地面點(diǎn)分類后結(jié)果：3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校⑷.計(jì)算檢校值選擇中的第七個(gè)工具，即Measurematch，翻開對(duì)話框measurematch，在useclasses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)果如以下圖所示3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校⑸.計(jì)算側(cè)滾、俯仰、航向及比例的差值選擇findmatch，翻開右圖所示對(duì)話框，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。⑹.保存結(jié)果，并選擇applymatch，應(yīng)用于所用工程數(shù)據(jù)。⑺.用同樣的方法計(jì)算每條航帶的高程差3.2LAS數(shù)據(jù)的檢校⑻.計(jì)算整個(gè)工程的高程波動(dòng)選擇findfluctuations，計(jì)算重疊區(qū)域不同航帶的高程波動(dòng)，結(jié)果如以下圖所示。返回3.3點(diǎn)的分類⑴.重疊區(qū)域裁剪

3.3點(diǎn)的分類3.3點(diǎn)的分類在TerraScan主窗口中選擇Flightline/Cutoverlap，翻開Cutoverlappoints對(duì)話框。在該對(duì)話框中進(jìn)行如下設(shè)置，點(diǎn)擊OK。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⑵.將前面分好類地面點(diǎn)返回為默認(rèn)類創(chuàng)立macro，將分好類的地面點(diǎn)復(fù)原回默認(rèn)狀態(tài)，即所有點(diǎn)沒有分類。⑶.設(shè)置macro，別離出地面點(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，即不選中以下圖框選的復(fù)選框。3.3點(diǎn)的分類⑷.別離植被點(diǎn)在TerraScan中將植被分為L(zhǎng)owvegetation、Mediumvegetation和Highvegetation，其中Lowvegetation在0.5m~2m之間，mediumvegetation在2m~5m之間，highvegetation>5m。在別離植被點(diǎn)時(shí)，以從地面起的高度為準(zhǔn)，先從地面以上的點(diǎn)中別離出低的植被點(diǎn)，然后從余下的點(diǎn)中別離出中等高度植被點(diǎn)，最后別離高植被點(diǎn)。3.3點(diǎn)的分類⑷.別離植被點(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3.3點(diǎn)的分類⑸.別離建筑物點(diǎn)別離出的高植被點(diǎn)中包含有建筑物點(diǎn)，因此從高植被點(diǎn)中別離出建筑物點(diǎn)。3.3點(diǎn)的分類3.3點(diǎn)的分類⑹.別離modelkeypointsModelkeypoints是提取DEM所用的點(diǎn)，為后面提取DEM方便，在別離modelkeypoints的同時(shí)，要將點(diǎn)輸出，選擇macrostep-action-outputpoints，在如以下圖所示位置選擇保存modelkeypoints的文件路徑。3.3點(diǎn)的分類

返回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3.5結(jié)合正射影像進(jìn)行收到分類

利用macro進(jìn)