利用LiDAR點(diǎn)云快速進(jìn)行等高線制作

朱蕾蕾

摘 要：該文討論在EPS2008基礎(chǔ)地理信息工作平臺(tái)下，采用柵格的方法快速完成海量點(diǎn)云自動(dòng)生成等高線的方法。并在從化1：5000地形圖測(cè)制中得到應(yīng)用，且取得了較好的成效。

關(guān)鍵詞：點(diǎn)云 柵格 等高線

中圖分類號(hào)：TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

測(cè)繪工程實(shí)踐需要利用LiDAR點(diǎn)云對(duì)等高線進(jìn)行提取。因點(diǎn)云數(shù)據(jù)的量太大，使得在對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行處理的過程中，利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)三角網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建，并基于三角網(wǎng)對(duì)等高線進(jìn)行追蹤，這種多在常規(guī)矢量中應(yīng)用的處理方法不能達(dá)到理想的效果，或者無(wú)法使用。等高線自動(dòng)生成是在EPS2008基礎(chǔ)地理信息工作平臺(tái)下開發(fā)的機(jī)載LiDAR測(cè)圖系統(tǒng)的子模塊之一，通過使用柵格的方法使海量點(diǎn)云等高線自動(dòng)生成這一難題得到成功的解決。

1 機(jī)載LiDAR測(cè)圖系統(tǒng)

以Eps2008地理信息工作站（以下簡(jiǎn)稱EPS）為基，使用機(jī)載LiDAR測(cè)制城市基本比例尺地形圖的系統(tǒng)實(shí)施研發(fā)，采納點(diǎn)云與影像處理等制圖功能，以及Eps強(qiáng)大的數(shù)據(jù)編輯功能。依照從底至上的模塊化設(shè)計(jì)思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，總體功能框架見圖1。

圖1機(jī)載LiDAR測(cè)圖系統(tǒng)框架

2 海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)管理與快速顯示技術(shù)

非常巨大的數(shù)據(jù)量，是點(diǎn)云數(shù)據(jù)特點(diǎn)的其中之一，在一個(gè)普通工程文件中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)量就可達(dá)到幾億點(diǎn)。等高線自動(dòng)生成的前提就要對(duì)海量點(diǎn)云進(jìn)行編輯和處理，首先必須解決點(diǎn)云的管理和快速顯示的問題。本項(xiàng)目在點(diǎn)云數(shù)據(jù)描述與顯示環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，解決了超大點(diǎn)云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與顯示效率問題。主要采用了以下技術(shù)：（1）無(wú)損壓縮技術(shù)。（2）虛擬緩存技術(shù)。

（3）動(dòng)態(tài)篩選技術(shù)。

3工作原理

將點(diǎn)云顯示和存儲(chǔ)的問題解決后，該文將對(duì)利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)使等高線得到快速生產(chǎn)的基本原理進(jìn)行探討：按照等高距，將點(diǎn)云分成不同的級(jí)，并給每級(jí)賦予同一種顏色，要使相鄰的分級(jí)顏色不相同；按照精度的要求，通過繪圖手段把分色之后的點(diǎn)云柵格化，使柵格圖片生成；通過采用圖像處理方法，將本色邊界線提取出來；對(duì)等高線進(jìn)行賦值；讓分塊處理后的等高線實(shí)現(xiàn)接邊；由于圖像處理成熟，在實(shí)踐中有廣泛的應(yīng)用，通過采用點(diǎn)云柵格化的方法，EPS成功地把基于點(diǎn)云生成等高線問題，變成基于圖像對(duì)色塊分界線進(jìn)行提取的問題，又由于在對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行柵格化時(shí)，已經(jīng)過濾掉了大多數(shù)的噪聲，從而使等高線柔順、光滑得到了保證。

4技術(shù)路線

該文結(jié)合工作生產(chǎn)實(shí)踐，提出了基于利用LiDAR點(diǎn)云快速進(jìn)行等高線制作的作業(yè)流程，路線如圖2所示。

圖2作業(yè)流程圖

4.1數(shù)據(jù)獲取

該項(xiàng)目通過采用德國(guó)TopoSys公司的機(jī)載LiDAR系統(tǒng)Harrier68i對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，前期數(shù)據(jù)處理主要采用TOPPIT、POSPAC、Terransolid等軟件進(jìn)行了處理，然后將點(diǎn)云數(shù)據(jù)讀入EPS2008基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)。

4.2點(diǎn)云分級(jí)賦色

在EPS2008基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)下，對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行分級(jí)賦色，并且保證相鄰兩級(jí)點(diǎn)云的顏色不同，如圖3 所示。

圖3完成分級(jí)附色后

4.3圖像化處理及等高線的自動(dòng)生成

按照精度的要求，通過繪圖手段把分色之后的點(diǎn)云柵格化，使柵格圖片生成；通過采用圖像處理方法，將本色邊界線提取出來；對(duì)等高線進(jìn)行賦值；讓分塊處理后的等高線實(shí)現(xiàn)接邊；由于圖像處理成熟，在實(shí)踐中有廣泛的應(yīng)用，通過采用點(diǎn)云柵格化的方法，EPS成功地把基于點(diǎn)云生成等高線問題，變成基于圖像對(duì)色塊分界線進(jìn)行提取的問題，又由于在對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行柵格化時(shí)，已經(jīng)過濾掉了大多數(shù)的噪聲，從而使等高線柔順、光滑得到了保證。見圖4。

圖4自動(dòng)生成等高線

5生產(chǎn)應(yīng)用

筆者所在單位于2011年完成從化1985平方公里1；5000地形圖測(cè)制，其中2/3是山地，需要繪制等高線。項(xiàng)目數(shù)據(jù)獲取采用德國(guó)TopoSys公司的機(jī)載LiDAR系統(tǒng)Harrier68i。前期數(shù)據(jù)處理主要采用TOPPIT、POSPAC、Terransolid等軟件，地形圖測(cè)制利用EPS2008基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)，得到1：5000地形圖測(cè)繪產(chǎn)品成果。經(jīng)過對(duì)項(xiàng)目成果的檢驗(yàn)，最終得到地形測(cè)繪成果點(diǎn)位平面中有0.60m的誤差，高程中有0.161m的誤差，點(diǎn)位間距中有0.601m的誤差，成果的邏輯一致性、要素的完備性、屬性精度等，都和設(shè)計(jì)和規(guī)范要求相符合。

6結(jié)語(yǔ)

該文立足測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用，在EPS2008基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)下，利用LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)快速生成等高線的工作原理進(jìn)行了梳理。依照以往對(duì)其他軟件進(jìn)行使用的經(jīng)驗(yàn)，由點(diǎn)云直接、大面積、快速地生成等高線的方法，有著占用計(jì)算資源少、操作相對(duì)簡(jiǎn)單、圖面美觀、速度較快等諸多優(yōu)勢(shì)。

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