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(guò)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(guò)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)。
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(guò)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(guò)采用圖像處理方法,將本色邊界線提取出來(lái);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(guò)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(guò)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。
4.1數(shù)據(jù)獲取
該項(xiàng)目通過(guò)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。
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(guò)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(guò)采用圖像處理方法,將本色邊界線提取出來(lái);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(guò)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(guò)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。
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(guò)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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