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基于激光雷达点云数据生成等高线

时间:2014-02-27 21:22来源:科技创新与生产力 作者:毛诗漫点击:

  摘要:从坐标转换、点云数据重新分幅等方面介绍了利用激光雷达点云数据生成等高线的流程,并对等高线生成后的精度进行校验。

  随着航空摄影、卫星遥感等新技术的相继拓展,制图的工艺手段和精度都发生了巨大的变化,机载激光扫描系统(雷达)已经成为一门独立的新兴技术。机载激光扫描系统是基于激光测距技术,GPS技术和惯性导航技术这三种技术集成的一个软硬件系统,其主要目的是为了获取高精度的数字表面模型(DSM)。激光雷达点云数据就是由机载激光扫描系统得到的高精度的数字表面模型数据[1-4]。

  1 利用激光雷达点云数据生成等高线的流程

  1.1 坐标转换

  点云数据经过处理,去除房屋、树冠等非地面点之后才是一幅可以使用的DSM数据。DSM资料准备好之后要注意本次数据更新所采用的地图投影参数椭球体是IAG75椭球还是WGS84椭球,中央经度或投影带是否一致。

  1.2 点云数据重新分幅

  为解决图幅之间的接边问题,需把坐标转换统一之后的点云数据按照西安1980坐标系标准分幅的图幅坐标进行重新裁切点云,形成新的图幅点云数据。

  1.3 内插DEM

  将重新裁切之后的点云数据可经过ERDAS进行内插形成影像DEM,格式为*.img,数据类型为DOUBLE。

  1.4 DEM数据格式转换

  山地丘陵地等高线自动生成效果较好,平地可将影像DEM批量转换成能进入数字摄影测量平台便于编辑的DEM数据格式,以便在数字摄影测量平台下进行DEM的编辑。

  1.5 等高线的生成

  1.5.1 山地丘陵地等高线的自动生成

  山地丘陵地等高线的自动生成可在ERDAS,JX4,Virtuozo,Global Mapper,GeoTIN等一些软件中生成,但均应以满足用户的要求生成好的等高线为原则。

  1.5.2 平地等高线自动生成

  平地直接自动生成的等高线效果较差,所有不必要的微地貌均会生成小的等值线圈,因此平地在自动生成之前最好对DEM的数据进行立体编辑,编辑好的平地生成等高线与山地丘陵地的相同。

  1.5.3 等高线与原图坎线的自动处理

  等高线与原图坎线的自动处理可在arcgis里提取原图中的地形断裂线要素,输出地形断裂线的作用面,利用作用面搽除等高线即达到等高线遇坎自动处理断开。

  1.5.4 等高线加GB

  等高线如需加GB时,可在arcgis里打开属性表加入GB字段。

  1.6 高程点制作

  可在arcgis里提取老图中的高程注记点,按照层名属性选择“‘Layer’=‘高程点所在层码’”并导出SHP文件,利用点位和DEM数据生成新的和DEM对应得三维高程点。也可把DEM转换成制图软件内部的格式加载上去,根据DEM实时采集获取高程注记点。

  1.7 等高线的后期处理

  生成的等高线数据格式和数据量受到限制时,可在Geoway中抽稀等高线结点,再导出DXF格式的数据或其他类型的数据格式。

  2 等高线生成后的精度校验

  统计资料说明,在原始地面点云为检测基准的情况下,直接利用地面点云进行内插DEM之后,插值精度中误差在0.17 m见图1-a,对DEM进行乘常数为4.0的统计滤波处理之后的精度中误差为0.20 m见图1-b。

图1-a内插DEM的精确统计

图1-b对DEM进行乘常数为4.0的统计滤波处理

  3 结束语

  通过实践可知,基于激光雷达点云数据生成的等高线完全可以满足制图的要求,中间过程还可以在保证精度的前提下灵活的选择不同的软件和技术方法,在科技不断发展的未来,制图技术也将从低精度向高精度发展,一些新技术的应用将大大提高人们的工作效率,减轻人们的劳动强度。

  参考文献:

  [1] 张玉方,程新文,欧阳平,等.机载LIDAR 数据处理及其应用综述[J].工程地球物理学报,2008,5(1):119-124.

  [2] 王刃,徐青,朱新慧.从机载LIDAR数据中提取DEM[J].仪器仪表学报,2007,28(增刊):273-276.

  [3] 祝国瑞,郭礼珍,尹贡白,等.地图设计与编绘[M].武汉:武汉大学出版社,2002.

  [4] 辛麒.基于机载激光雷达数据构建DEM的精度分析[D].西安:长安大学,2009:23-30.

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(责任编辑:论文发表老师)

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