機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云在高植被山區(qū)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用研究

陳小雁，聞麗佳

（浙江華東測(cè)繪地理信息有限公司，杭州310000）

1 引言

隨著機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的日益發(fā)展，其在測(cè)繪行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，尤其在大比例地形圖的應(yīng)用中，具有無(wú)可替代的作用。本文測(cè)區(qū)位于江西省奉新縣內(nèi)，植被茂密，以竹林、杉樹(shù)及白楊樹(shù)為主，外業(yè)采集樹(shù)高困難，精度難以保證，機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云（以下簡(jiǎn)稱(chēng)點(diǎn)云）測(cè)量技術(shù)為此類(lèi)地區(qū)的測(cè)繪工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

2 點(diǎn)云簡(jiǎn)介

點(diǎn)云是通過(guò)機(jī)載激光發(fā)射器接收的信號(hào)進(jìn)行處理所獲得的表達(dá)地表三維形態(tài)的、離散的、密度不均勻的數(shù)據(jù)點(diǎn)集，能夠以較高的精度反映地表的真實(shí)情況[1]，如地面高低起伏，地表物體反射特征、大小、高矮，物體之間的相對(duì)距離關(guān)系等。

3 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理作業(yè)流程

點(diǎn)云預(yù)處理成果→噪聲點(diǎn)濾除→坐標(biāo)轉(zhuǎn)換→點(diǎn)云自動(dòng)分類(lèi)→根據(jù)實(shí)測(cè)點(diǎn)檢查合格→人工編輯分類(lèi)結(jié)果→地面點(diǎn)→構(gòu)建數(shù)字高程模型→等高線、高程點(diǎn)成果。

3.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)分類(lèi)

在TerraSolid軟件中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)分類(lèi)圖層如下：（1）Default；（2）Ground；（3）vegetation；（4）Building；（5）Low point；（6）Model keypoints。

其中，Default層是作業(yè)過(guò)程中臨時(shí)存放的點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖層；Ground（地面點(diǎn)）主要是存放反映地面真實(shí)地貌（人工修建的路堤、土堤、階梯路、自然形成的、且規(guī)模較大的土坑及土堆等堆積物）的點(diǎn)，人工修筑的土壟、攔水壩、干堤、水閘等水工構(gòu)筑物與地面相連接的部分視等視為地面點(diǎn)；Vegetation（植被點(diǎn)）主要存放地表植被的點(diǎn)，草地、灌木、竹林、苗圃、幼林、園地與林地等視為植被點(diǎn)；Building（建筑物點(diǎn)）主要存放地表建筑的點(diǎn)，房子與溫室大棚等視為建筑物點(diǎn)。

3.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)成圖

3.2.1 地面點(diǎn)模型處理

將自動(dòng)分類(lèi)好的地面點(diǎn)建模（DEM），觀察模型進(jìn)行人工干預(yù)。如果出現(xiàn)不合理的三角網(wǎng)，將未分離出的點(diǎn)進(jìn)行手動(dòng)分至地面點(diǎn)，直到無(wú)不合理的三角格網(wǎng)出現(xiàn)。可對(duì)高程突變的區(qū)域，調(diào)整參數(shù)或算法，重新進(jìn)行小面積的自動(dòng)分類(lèi)。精分類(lèi)處理完成后的模型如圖1所示。

圖1 地面點(diǎn)建模

3.2.2 獲取高程信息

在精分類(lèi)后的地面點(diǎn)模型上，分離出等高線關(guān)鍵點(diǎn)，利用軟件自動(dòng)生成等高線，可設(shè)置最小面積、光滑以及等高距等參數(shù)，將小的自行圈將以去除，生成項(xiàng)目所需比例尺的等高線。將等高線導(dǎo)出后，再將模型關(guān)鍵點(diǎn)導(dǎo)出成ENZ格式，利用CASS軟件編輯等高線及高程點(diǎn)，即完成地形圖的高程要素采集。

3.2.3 地形圖地物信息采集

利用正射影像（DOM）結(jié)合地面點(diǎn)模型（DEM），繪制地物要素：管線、水系、房子、道路、坎、地類(lèi)界等。植被種類(lèi)的填充可結(jié)合影像與點(diǎn)云的斷面圖，通過(guò)樹(shù)高、形態(tài)等，判斷樹(shù)的大致種類(lèi)，如江西奉新的竹子及形態(tài)（見(jiàn)圖2）、杉樹(shù)以及相應(yīng)點(diǎn)云分布狀態(tài)（見(jiàn)圖3），結(jié)合外業(yè)調(diào)繪成果完成地形圖（DLG）的制作[2]。

3.3 點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度統(tǒng)計(jì)

通過(guò)外業(yè)測(cè)點(diǎn)檢查，得到高程的精度如表1所示。高程中誤差為±0.107m，符合NB/T 35029—2014《水電工程測(cè)量規(guī)范》的要求。

圖2 竹子以及點(diǎn)云分布狀態(tài)

圖3 杉樹(shù)以及點(diǎn)云分布狀態(tài)

表1 高程精度表 m

4 結(jié)語(yǔ)

點(diǎn)云在植被深厚地區(qū)發(fā)揮了巨大的作用，極大地減少了外業(yè)工作量，縮短了作業(yè)工期，解決了傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量在植被深厚且茂密的技術(shù)難題，使地形圖的高程精度得到了很大的提升。但是大型激光雷達(dá)技術(shù)具有復(fù)雜、研制周期長(zhǎng)，設(shè)備昂貴等不足之處，要促進(jìn)其發(fā)展需要一定的人才儲(chǔ)備、雄厚的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，而且點(diǎn)云數(shù)據(jù)量大，對(duì)硬件及軟件都是一個(gè)極大的考驗(yàn)。此外，點(diǎn)云粗分類(lèi)還需完善，對(duì)于部分杉樹(shù)密集的地方，地面點(diǎn)數(shù)量也有待增多。