利用LiDAR點云快速進(jìn)行等高線制作

　　測繪工程實踐需要利用LiDAR點云對等高線進(jìn)行提取。因點云數(shù)據(jù)的量太大，使得在對點云進(jìn)行處理的過程中，利用點云數(shù)據(jù)對三角網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建，并基于三角網(wǎng)對等高線進(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，或者無法使用。等高線自動生成是在EPS2008基礎(chǔ)地理信息工作平臺下開發(fā)的機(jī)載LiDAR測圖系統(tǒng)的子模塊之一，通過使用柵格的方法使海量點云等高線自動生成這一難題得到成功的解決。

　　1、機(jī)載LiDAR測圖系統(tǒng)

　　以Eps2008地理信息工作站（以下簡稱EPS）為基，使用機(jī)載LiDAR測制城市基本比例尺地形圖的系統(tǒng)實施研發(fā)，采納點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)計思想進(jìn)行設(shè)計。

　　2、海量點云數(shù)據(jù)管理與快速顯示技術(shù)

　　非常巨大的數(shù)據(jù)量，是點云數(shù)據(jù)特點的其中之一，在一個普通工程文件中，點云數(shù)據(jù)量就可達(dá)到幾億點。等高線自動生成的前提就要對海量點云進(jìn)行編輯和處理，首先必須解決點云的管理和快速顯示的問題。本項目在點云數(shù)據(jù)描述與顯示環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，解決了超大點云數(shù)據(jù)存儲與顯示效率問題。主要采用了以下技術(shù)：（1）無損壓縮技術(shù)（2）虛擬緩存技術(shù)（3）動態(tài)篩選技術(shù)。

　　3、工作原理

　　將點云顯示和存儲的問題解決后，該文將對利用點云數(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，將點云分成不同的級，并給每級賦予同一種顏色，要使相鄰的分級顏色不相同；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；對等高線進(jìn)行賦值；讓分塊處理后的等高線實現(xiàn)接邊；由于圖像處理成熟，在實踐中有廣泛的應(yīng)用，通過采用點云柵格化的方法，EPS成功地把基于點云生成等高線問題，變成基于圖像對色塊分界線進(jìn)行提取的問題，又由于在對點云進(jìn)行柵格化時，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)實踐，提出了基于利用LiDAR點云快速進(jìn)行等高線制作的作業(yè)流程。

　　4.1數(shù)據(jù)獲取

　　該項目通過采用德國TopoSys公司的機(jī)載LiDAR系統(tǒng)Harrier68i對點云數(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，然后將點云數(shù)據(jù)讀入EPS2008基礎(chǔ)地理信息平臺。

　　4.2點云分級賦色

　　在EPS2008基礎(chǔ)地理信息平臺下，對點云進(jìn)行分級賦色，并且保證相鄰兩級點云的顏色不同。

　　4.3圖像化處理及等高線的自動生成

　　按照精度的要求，通過繪圖手段把分色之后的點云柵格化，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；對等高線進(jìn)行賦值；讓分塊處理后的等高線實現(xiàn)接邊；由于圖像處理成熟，在實踐中有廣泛的應(yīng)用，通過采用點云柵格化的方法，EPS成功地把基于點云生成等高線問題，變成基于圖像對色塊分界線進(jìn)行提取的問題，又由于在對點云進(jìn)行柵格化時，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。

　　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地形圖測制，其中2/3是山地，需要繪制等高線。項目數(shù)據(jù)獲取采用德國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，地形圖測制利用EPS2008基礎(chǔ)地理信息平臺，得到1：5000地形圖測繪產(chǎn)品成果。經(jīng)過對項目成果的檢驗，最終得到地形測繪成果點位平面中有0.60m的誤差，高程中有0.161m的誤差，點位間距中有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)計和規(guī)范要求相符合。

　　6、結(jié)語

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

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