基于LiDAR點云數據更新等高線方法研究

黃婧

（遼寧省基礎測繪院，遼寧錦州 121003）

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

基礎測繪項目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沒有很好的體現，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點云數據提取等高線

LiDAR點云數據的成果分為格網類點云數據和點云類數據，而格網類數據也是利用點云類數據生成的，所以為了等高線的精度，我們選擇利用點云類數據成果來進行等高線的提取，這個提取所需的軟件我們選用了Arcgis軟件。

1.創建LAS數據集

由于我們的現有的點云數據成果是*.las數據格式，所以先創建一個新的LAS數據集，然后將*.las格式的點云數據成果添加到LAS數據集內，雙擊新建的LAS數據集LAS文件—添加文件，選擇到文件夾即可（圖1）。

2.LAS數據集轉為柵格數據

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

3.柵格數據轉等高線

利用3D Anlyst 工具柵格表面等值線工具將柵格數據轉成等高線數據，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行提取（圖3）。

二、等高線的編輯處理

1.等高線平滑處理

由于點云數據的特點，由其自動提取等高線必須進行平滑線處理。利用制圖工具制圖綜合平滑線工具可以實現平滑處理（圖4），其中平滑算法選PAEK，處理拓撲錯誤選擇FLAG_ERRORS。平滑算法設置為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，平滑容差設置尤為關鍵。它取決于該圖幅的基本等高距和地勢地貌的實際情況，一般來說平地地區的平滑參數會大一些，丘陵地、山地和高山地會相對小一些。

2.等高線的抽稀

平滑后的等高線結點個數會很多，需要經過節點抽稀，利用ArcToolbox中編輯工具概化工具可實現，具體參數根據地形、等高距選擇最佳值。

三、等高線與地物套合

點云數據提取等高線經過平滑、抽稀處理后，即可與DLG成果進行地物套合編輯處理，通常需要處理的內容如下：

（1）微地貌太多，需要按面積或按長度進行刪除處理；

（2）平地地形中無意義的等高線太多，尤其水稻田內，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、谷地經平滑后進伸不到位，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、施工區等區域范圍內的獨立等高線不表示，區域外連續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表示示坡線，標高列也需相應更新；

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

四、結語

利用機載激光雷達點云數據更新1:1萬地形圖中等高線是等高線更新的一種非常可靠的方法手段，這樣不僅可以節約生產成本，還可以有效地利用LiDAR點云數據，同時也保證了1:1萬地形圖中全要素更新（包括等高線在內的要素）。