基于LiDAR點云數(shù)據(jù)更新等高線方法研究

黃婧

（遼寧省基礎(chǔ)測繪院，遼寧錦州 121003）

遼寧省2012年到2015年1:1萬基礎(chǔ)測繪項目采用航空攝影測量法生產(chǎn)了覆蓋全省域的6000多幅DLG和DEM等成果，從2016年到2021年每年更新DLG數(shù)據(jù)的過程中都沒有對等高線數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，與此同時，遼寧省在2016，2017和2019年分別開展了LiDAR點云數(shù)據(jù)的獲取和DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)。近幾年，有很多省份基于LiDAR 點云數(shù)據(jù)更新等高線。

基礎(chǔ)測繪項目1:1萬地形圖要素中等高線是一種不可缺少的要素，但是由于一直沒有更新，許多地形地貌變化的地方?jīng)]有很好的體現(xiàn)，所以等高線的更新是必須要做的一件事。等高線的更新的關(guān)鍵步驟包括等高線的提取、處理、與地物的套合編輯。

一、基于LIDAR點云數(shù)據(jù)提取等高線

LiDAR點云數(shù)據(jù)的成果分為格網(wǎng)類點云數(shù)據(jù)和點云類數(shù)據(jù)，而格網(wǎng)類數(shù)據(jù)也是利用點云類數(shù)據(jù)生成的，所以為了等高線的精度，我們選擇利用點云類數(shù)據(jù)成果來進(jìn)行等高線的提取，這個提取所需的軟件我們選用了Arcgis軟件。

1.創(chuàng)建LAS數(shù)據(jù)集

由于我們的現(xiàn)有的點云數(shù)據(jù)成果是*.las數(shù)據(jù)格式，所以先創(chuàng)建一個新的LAS數(shù)據(jù)集，然后將*.las格式的點云數(shù)據(jù)成果添加到LAS數(shù)據(jù)集內(nèi)，雙擊新建的LAS數(shù)據(jù)集LAS文件—添加文件，選擇到文件夾即可（圖1）。

2.LAS數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)為柵格數(shù)據(jù)

在ArcMap圖層中添加點云數(shù)據(jù)，將新建的LAS 數(shù)據(jù)集添加到當(dāng)前空間中，然后利用轉(zhuǎn)換工具轉(zhuǎn)為柵格LAS數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)為柵格工具，將點云類的LiDAR數(shù)據(jù)成果轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)（圖2）。這一步驟中有一個參數(shù)“采樣值”（指定與采樣類型結(jié)合使用以定義輸出柵格分辨率的值），這個參數(shù)必須進(jìn)行設(shè)置，因為它的默認(rèn)值是10米，而更新1:1萬地形圖中的等高線如果利用10米柵格的數(shù)據(jù)提取的精度是不夠的，經(jīng)過多次實驗和仔細(xì)的研究，最終確定了將這個參數(shù)設(shè)置為2米比較合適。

3.柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)等高線

利用3D Anlyst 工具柵格表面等值線工具將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成等高線數(shù)據(jù)，在這一步驟中，等值線間距即為該圖幅的基本等高距，可以按照原圖的基本等高距來進(jìn)行提?。▓D3）。

二、等高線的編輯處理

1.等高線平滑處理

由于點云數(shù)據(jù)的特點，由其自動提取等高線必須進(jìn)行平滑線處理。利用制圖工具制圖綜合平滑線工具可以實現(xiàn)平滑處理（圖4），其中平滑算法選PAEK，處理拓?fù)溴e誤選擇FLAG_ERRORS。平滑算法設(shè)置為PAEK 算法時使用的一種容差叫平滑容差，此時必須指定一個容差，且值必須大于零，平滑容差設(shè)置尤為關(guān)鍵。它取決于該圖幅的基本等高距和地勢地貌的實際情況，一般來說平地地區(qū)的平滑參數(shù)會大一些，丘陵地、山地和高山地會相對小一些。

2.等高線的抽稀

平滑后的等高線結(jié)點個數(shù)會很多，需要經(jīng)過節(jié)點抽稀，利用ArcToolbox中編輯工具概化工具可實現(xiàn)，具體參數(shù)根據(jù)地形、等高距選擇最佳值。

三、等高線與地物套合

點云數(shù)據(jù)提取等高線經(jīng)過平滑、抽稀處理后，即可與DLG成果進(jìn)行地物套合編輯處理，通常需要處理的內(nèi)容如下：

（1）微地貌太多，需要按面積或按長度進(jìn)行刪除處理；

（2）平地地形中無意義的等高線太多，尤其水稻田內(nèi)，需要人工判別刪除無意義的等高線；

（3）等高線落水情況較多，需人工判別處理，刪除池塘、河流內(nèi)部閉合的等高線，外部人工處理合理；

（4）丘陵地、山地的等高線在鞍部、谷地經(jīng)平滑后進(jìn)伸不到位，沒有表示出真實地貌特征的地方，需要人工手動修改等高線，修改范圍一般不應(yīng)超過1/3 等高距，最大不超過3/4 等高距；

（5）等高線遇路、堤、坎、干溝、沖溝、街區(qū)等要素時，需要重點修改等高線；

（6）露天采掘場、亂掘地、施工區(qū)等區(qū)域范圍內(nèi)的獨立等高線不表示，區(qū)域外連續(xù)通過的等高線需人工順勢修改合理；

（7）單棟獨立房屋一般不能有兩根及以上等高線穿過，需人工排查處理；

（8）等高線更新后，谷地、山頭、鞍部、凹地的最高及最低一條等高線等不易判讀的地方要適當(dāng)表示示坡線，標(biāo)高列也需相應(yīng)更新；

（9）接邊處理，等高線要素應(yīng)在滿足接邊精度的情況下進(jìn)行接邊改正，實現(xiàn)無縫接邊。

四、結(jié)語

利用機(jī)載激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)更新1:1萬地形圖中等高線是等高線更新的一種非?？煽康姆椒ㄊ侄?，這樣不僅可以節(jié)約生產(chǎn)成本，還可以有效地利用LiDAR點云數(shù)據(jù)，同時也保證了1:1萬地形圖中全要素更新（包括等高線在內(nèi)的要素）。