利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程.ppt

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2TerraSolid系列軟件簡(jiǎn)介3TerraSolid軟件操作流程 1原理 通過(guò)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(guò)不規(guī)則三角網(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(wàn)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(lái)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(yè) 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(lái)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(méi)有對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)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) 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 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(guò)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)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(yè) 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 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(guò)程可以在測(cè)區(qū)內(nèi)沒(méi)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(guò)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(shuō)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(guò)程中以工作區(qū) block 為單位 2 在軟件使用過(guò)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DEM 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 1將TerraScan等模塊載入Microstation 在Microstation主界面的Utilitues菜單中選擇MDLApplications 在打開的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(guò)pointclasses窗口加載 選擇即打開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 打開窗口在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 打開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 打開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)建工作區(qū)block 選擇placeblock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placeText在工作區(qū)中輸入相應(yīng)的編號(hào) 3 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(wàn)個(gè)點(diǎn) 內(nèi)存為4G 一個(gè)工作區(qū)可讀取1000萬(wàn)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 Newproject 在打開的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)建的工作區(qū)全選中 在Project窗口中選擇Block Addboundaries 在打開的對(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)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 Importpointsintoproject 在打開的Importpointsintoproject對(duì)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(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 載入飛行軌道選擇ManageTrajectories工具 在打開的窗口中選擇File Importfiles 在打開的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 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)行該操作的前后對(duì)比如下頁(yè)所示 3 2LAS數(shù)據(jù)的檢校 3 2LAS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 lowpoints groupofpoints lowpoints singlepoints ground belowsurface 3 2LAS數(shù)據(jù)的檢校 創(chuàng)建macro的過(guò)程 選擇tools macro 在打開的macro對(duì)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(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 計(jì)算檢校值選擇中的第七個(gè)工具 即Measurematch 打開對(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)果如下圖所示 3 2LAS數(shù)據(jù)的檢校 3 2LAS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findmatch 打開右圖所示對(duì)話框 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置 保存結(jié)果 并選擇applymatch 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 2LAS數(shù)據(jù)的檢校 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)果如下圖所示 返回 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 在TerraScan主窗口中選擇Flightline Cutoverlap 打開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 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(méi)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L(zhǎng)owvegetation Mediumvegetation和Highvegetation 其中Lowvegetation在0 5m 2m之間 mediumvegetation在2m 5m之間 highvegetation 5m 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modelkeypointsModelkeypoints是提取DEM所用的點(diǎn) 為后面提取DEM方便 在分離modelkeypoints的同時(shí) 要將點(diǎn)輸出 選擇macrostep action outputpoints 在如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(guò)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)行自動(dòng)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(guò)糾正的和點(diǎn)云完全匹配的影像 可以參照正射影像查看是否有錯(cuò)誤分類的點(diǎn) 有的話應(yīng)用這些工具進(jìn)行手動(dòng)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Synchronizeview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 3 6提取DEM 提取DE