利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程課件

1、LOGO利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程1 原理 通過機載激光雷達獲取的通過機載激光雷達獲取的數(shù)據(jù)是包含地面點、植被點、數(shù)據(jù)是包含地面點、植被點、建筑物點等的三維坐標的點云，建筑物點等的三維坐標的點云，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就要就要從這些點云中分離出植被點、從這些點云中分離出植被點、建筑物點和錯誤的點，提取出建筑物點和錯誤的點，提取出地面特征點，然利用這些點通地面特征點，然利用這些點通過不規(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利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程1 原理 返回返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程2. TerraS

2、olid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這四個模塊。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流

3、程2.1 TerraScan軟件模塊 TerraScan是TerraSolid公司用來處理LiDAR點云數(shù)據(jù)的軟件。功能如下： 以xyz文本或類似于LAS 和 TerraScan的二進制文本讀入原始的激光點云 三維方式瀏覽數(shù)據(jù) 自定義點類別 激光點自動手動分類 數(shù)字化地物 探測電力線 矢量化房屋 生成激光點的截面圖 輸出點分類 下一頁利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程自動分類結(jié)果 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程房屋截面利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程植被截面 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程2.2 TerraMatch軟件模塊 TerraMatch是用于激光點數(shù)據(jù)中的系

4、統(tǒng)定向誤差，測量激光面間或者激光面和已知點間的差別并改正激光點數(shù)據(jù)的軟件。 利用TerraMatch可自動匹配來自不同航線的航帶，解決在激光掃描儀和慣性測量裝置間沒有對準的問題，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。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程2.2 TerraMatch軟件模塊 TerraMatch所需輸入的數(shù)據(jù)：帶重疊區(qū)的多條航帶帶有時間記錄的軌道信息和軌道位置有關(guān)的激光點，并且激光點為已經(jīng)完成分類的點利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程2.2 TerraMatch軟件模塊利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程2.2 TerraMatch軟件模塊利用LIDAR數(shù)據(jù)提取D

5、EM操作流程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)建彩色渲染圖計算兩個面之間的體積 下一頁利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程數(shù)字高程模型 返回 利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程等高線圖 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程規(guī)則格網(wǎng)圖 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程坡向圖 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程2.4 TerraPhoto軟件模塊 Ter

6、raPhoto是利用地面激光點云作為映射面對航空影像進行正射糾正，產(chǎn)生正射影像的軟件，整個糾正過程可以在測區(qū)內(nèi)沒有任何控制點的條件下執(zhí)行。該軟件具有以下特點： 糾正影像不需要控制點 根據(jù)高程值逐像素糾正影像 根據(jù)地表精確構(gòu)造激光點三角面模型 自動平滑過渡兩個影像間的色差利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程2.4 TerraPhoto軟件模塊利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程2.4 TerraPhoto軟件模塊利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程2.5 軟件應(yīng)用說明1.該系列軟件在處理激光點數(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

7、過程中會涉及到多種文件格式，如*.dte為TopEye公司的激光點數(shù)據(jù)格式，*.cte為軌道信息文件格式，*.prj為工程文件，*.bin為二進制格式文件，*.las為標準激光雷達數(shù)據(jù)格式文件。 返回返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程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點的分類3.4正射影像處理3.5結(jié)合正射影像進行手動分類3.6提取DEM利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1原始數(shù)據(jù)輸入3.1.1 將TerraScan等模塊載入Microstation3.1.2 加載點分類列表文件3.1.3 坐標系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換3.1.4 讀入激光點數(shù)據(jù)

8、3.1.5 創(chuàng)建工作區(qū)block3.1.6 創(chuàng)建工程project3.1.7 將激光點加載到工程中 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程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。 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.2 加載點分類列表文件 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

9、，選擇*.ptc文件存儲路徑，可將默認的分類文件加到應(yīng)用中。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.2 加載點分類列表文件 分類列表文件為定義好的點云的類，如地面點類、中低高植被類、建筑物類等，還包括各類的顯示顏色、線的粗細等信息，可在point class窗口中進行編輯。 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.3 坐標系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換 選擇 中的TerraScan settings工具，打開窗口 在Builtin projection system中進行坐標系統(tǒng)的 設(shè)置，在Transformation 中進行坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.3 坐標系統(tǒng)

10、設(shè)置及轉(zhuǎn)換坐標系統(tǒng)設(shè)置利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.3 坐標系統(tǒng)設(shè)置及轉(zhuǎn)換坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 返回 利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.4 讀入激光點數(shù)據(jù) 激光點格式有多種，*.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)的標準交換格式。 在TerraScan主窗口 中選擇 points，打開Read points對話框，選擇存儲路徑中的*.dte文件，相繼點擊Add和Done按鈕，打開Load points 對話框，在該窗口中進行相關(guān)設(shè)置，即可讀入所有數(shù)據(jù)。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.4 讀入激

11、光點數(shù)據(jù) 利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程以class顯示數(shù)據(jù)利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程以elevation顯示數(shù)據(jù)利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程以echo顯示數(shù)據(jù)利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程以flightline顯示數(shù)據(jù) 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程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)需要創(chuàng)建適當個數(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。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.5 創(chuàng)建工作區(qū)block 工作區(qū)的大小根據(jù)點的密度決定，一般情況下，如果電腦內(nèi)存為2G，一個

12、工作區(qū)可讀取200萬個點；內(nèi)存為4G，一個工作區(qū)可讀取1000萬個點。 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。 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.6 創(chuàng)建工程project 在 中選擇第三個工具，即Project 。在打開的窗口中選擇 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 boundari

13、es，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），點擊OK，出現(xiàn) ，即將工作區(qū)見到工程中去。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.6 創(chuàng)建工程project 返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.1.7 將激光點加載到工程中 在Project 窗口中選擇 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

14、的坐標轉(zhuǎn)換系統(tǒng)名稱，點擊OK，即可將激光點數(shù)據(jù)加到工程中。 返回返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程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 files，在打開的Import trajectories對話框中選擇激光點數(shù)據(jù)對應(yīng)的所有*.cte文件，并按右圖所示進行相關(guān)設(shè)置依次點擊Add和Done。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校載入飛行軌道后結(jié)果：利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.Deduce line numbers 將航跡線和激光點進行對應(yīng)，提高點的精度。進行該操作

15、的前后對比如下頁所示利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.按航帶進行地面點的分類 采用“macro（宏）”進行自動分類，在進行地面點分類時一般分為四個步驟：low points group of points; low points-single points; ground; below surface. 利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程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

16、擇所要進行分類的類型。 創(chuàng)建完macro后保存，運行宏即可完成自動分類。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校地面點分類后結(jié)果：利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.計算檢校值 選擇 中的第七個工具，即Measure match，打開對話框measure match，在use classes的列表框中選擇ground，點擊OK， 即可進行重疊條帶間的差值，結(jié)果如下圖所示利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.計算側(cè)滾、俯仰、航向及比例的差值 選擇find match，

17、打開右圖所示對話框，進行參數(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)。.用同樣的方法計算每條航帶的高程差利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.2 LAS數(shù)據(jù)的檢校.計算整個工程的高程波動 選擇find fluctuations，計算重疊區(qū)域不同航帶的高程波動，結(jié)果如下圖所示。 返回返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類.重疊區(qū)域裁剪 利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類 在TerraScan主窗口中選擇 Flightline/Cut overlap，打開Cut overlap p

18、oints對話框。在該對話框中進行如下設(shè)置，點擊OK。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類重疊區(qū)域裁剪后結(jié)果：利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類.將前面分好類地面點返回為默認類 創(chuàng)建macro，將分好類的地面點還原回默認狀態(tài)，即所有點沒有分類。.設(shè)置macro，分離出地面點 與前面進行地面點分類不同的是不按航跡線進行分類，即不選中下圖框選的復(fù)選框。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類.分離植被點在TerraScan中將植被分為Low vegetation、Medium vegetation和High vegetation，其中Low veget

19、ation在0.5m2m之間，medium vegetation在2m5m之間，high vegetation5m。 在分離植被點時，以從地面起的高度為準，先從地面以上的點中分離出低的植被點，然后從余下的點中分離出中等高度植被點，最后分離高植被點。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類.分離植被點 源點類 目標點類 目標類的最低高度利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類 .分離建筑物點 分離出的高植被點中包含有建筑物點，因此從高植被點中分離出建筑物點。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類利用LIDA

20、R數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.3 點的分類.分離model key points Model key points是提取DEM所用的點，為后面提取DEM方便，在分離model key points的同時，要將點輸出，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。利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程 返回返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.4正射影像處理 正射影像處理包括影像的鑲嵌、相機參數(shù)的迭代計算、影像與點云的配準等，通過正射影像處理可使得正射影像與激光點完全匹配，有利于利用激光點云進行分類判斷、建筑物的提取等。 返回返回利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.5 結(jié)合正射影像進行收到分類 利用macro進行自動分類難免有些點分到錯誤的類中，如把地面點錯誤地分成植被點，或?qū)⒅脖稽c錯誤地分成地面點等。 正射影像是經(jīng)過糾正的和點云完全匹配的影像，可以參照正射影像查看是否有錯誤分類的點，有的話應(yīng)用 這些工具進行手動分類。 利用LIDAR數(shù)據(jù)提取DEM操作流程3.5 結(jié)合正射影像進行收到分類 同時打開兩個窗口，利用 中圈定的工具Sy