利用LIDA數(shù)據(jù)提取DEM操作流程

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logo1 原理 通過機(jī)載激光雷達(dá)獲取的通過機(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)、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，建筑物點(diǎn)等的三維坐標(biāo)的點(diǎn)云，要從這些數(shù)據(jù)中提取出要從這些數(shù)據(jù)中提取出demdem就要就要從這些點(diǎn)云中分離出植被點(diǎn)、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)建過不規(guī)則三角網(wǎng)或格網(wǎng)構(gòu)建demdem。logo

2、1 原理 返回返回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

3、。2.1 terrascan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)自動手動分類 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 下一頁自動分類結(jié)果 返回房屋截面植被截面 返回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可自動匹配來自不同航線的航帶，解決在激光掃描

4、儀和慣性測量裝置間沒有對準(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 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2.3 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，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)

5、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)則格網(wǎng)圖 返回坡向圖 返回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 自動平滑過渡兩個(gè)影像間的色差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）

6、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。 返回返回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)建工作區(qū)block3.1.6 創(chuàng)建

7、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3.1.2 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

8、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3.1.3 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l idar委員會

9、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) 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)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

10、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)則的多邊形。 返回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l(wèi)oad 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

11、，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 返回3.1.7 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transfo

12、rm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。 返回返回3.2 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3.2 las數(shù)據(jù)的檢校.按

13、航帶進(jìn)行地面點(diǎn)的分類 采用“macro（宏）”進(jìn)行自動分類，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)行宏即可完成自動分類。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me

14、asure 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.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 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)算整個(gè)工程的高程波動 選擇find fluctuations，計(jì)算重疊區(qū)域不同航帶的高程波動，結(jié)果如下圖所示。 返回返回3.3 點(diǎn)的分類.重疊區(qū)域裁剪 3.3 點(diǎn)的

15、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 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.分離植被點(diǎn)在terrascan中將植被分為low vegetation、medium vegetation和high vegetation

16、，其中l(wèi)ow vegetation在0.5m2m之間，medium 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) 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 .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.分離model key points model key points是提取dem所用的點(diǎn)，為后面提取dem方便，

17、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。 返回返回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。 返回返回3.5 結(jié)合正射影像進(jìn)行收到分類 利用macro進(jìn)行自動分類難免有些點(diǎn)分到錯(cuò)誤的類中，如把地面點(diǎn)錯(cuò)誤地分成植被點(diǎn)，或?qū)⒅脖稽c(diǎn)錯(cuò)誤地分成地面點(diǎn)等。 正射影像是經(jīng)過糾正的和點(diǎn)云完全匹配的影像，可以參照正射影

18、像查看是否有錯(cuò)誤分類的點(diǎn)，有的話應(yīng)用 這些工具進(jìn)行手動分類。 3.5 結(jié)合正射影像進(jìn)行收到分類 同時(shí)打開兩個(gè)窗口，利用 中圈定的工具synchronize view設(shè)定兩個(gè)窗口的同步顯示。如下所示：3.5 結(jié)合正射影像進(jìn)行收到分類3.5 結(jié)合正射影像進(jìn)行收到分類 返回返回logo3.6 提取dem 提取提取demdem主要應(yīng)用主要應(yīng)用terramodelerterramodeler軟件模塊，應(yīng)用軟件模塊，應(yīng)用 中的中的surfacessurfaces工具，打開如下窗口，選擇工具，打開如下窗口，選擇file/import/xyz binary filefile/import/xyz binary file，選，選擇擇* *.bin.bin文件的保存路徑文件的保存路徑logo3.6 提取dem完成上述操作后，選擇完成上述操作后，選擇 中中的不同工具，可以不規(guī)則三角網(wǎng)、格網(wǎng)等形式顯示的不