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1、基于机载LIDAR数据 应用TerraSolid软件提取DEM 窦延娟 2009.3.11,主要内容,1 原理 2 TerraSolid系列软件简介 3 TerraSolid软件操作流程,,1 原理,通过机载激光雷达获取的数据是包含地面点、植被点、建筑物点等的三维坐标的点云，要从这些数据中提取出DEM就要从这些点云中分离出植被点、建筑物点和错误的点，提取出地面特征点，然利用这些点通过不规则三角网或格网构建DEM。,,1 原理,返回,2. TerraSolid系列软件简介,TerraSolid系列软件是芬兰TerraSolid公司开发的一套专门处理激光点数据的软件，基于Microstation开
2、发，能够很容易地处理数百万的点数据，主要包括TerraMatch、TerraScan、TerraModeler、TerraPhoto、TerraSurvey、TerraPhoto Viewer、TerraScan Viewer、TerraPipe、TerraSlave、TerraPipe等模块 。提取DEM主要要应用到TerraMatch、TerraScan、TerraModeler、TerraPhoto这四个模块。,2.1 TerraScan软件模块,TerraScan是TerraSolid公司用来处理LiDAR点云数据的软件。功能如下： 以xyz文本或类似于LAS 和 TerraScan的
3、二进制文本读入原始的激光点云 三维方式浏览数据 自定义点类别 激光点自动手动分类 数字化地物 探测电力线 矢量化房屋 生成激光点的截面图 输出点分类 下一页,自动分类结果,返回,房屋截面,植被截面,返回,2.2 TerraMatch软件模块,TerraMatch是用于激光点数据中的系统定向误差，测量激光面间或者激光面和已知点间的差别并改正激光点数据的软件。 利用TerraMatch可自动匹配来自不同航线的航带，解决在激光扫描仪和惯性测量装置间没有对准的问题，并将侧滚角、俯仰角和航向角的改正值应用到全部数据中。,2.2 TerraMatch软件模块,TerraMatch所需输入的数据： 带重叠区
4、的多条航带 带有时间记录的轨道信息 和轨道位置有关的激光点，并且激光点为已经完成分类的点,2.2 TerraMatch软件模块,2.2 TerraMatch软件模块,2.3 TerraModeler 软件模块,TerraModeler是建立地面模型的软件，可通过该软件建立地表、土层或者设计的三角面模型，模型的产生可基于测量数据、图形元素或文本文件。主要功能如下： 创建数字高程模型（DEM） 创建等高线图 创建规则格网图 创建坡向图 创建彩色渲染图 计算两个面之间的体积 下一页,数字高程模型,返回,等高线图,返回,规则格网图,返回,坡向图,返回,2.4 TerraPhoto软件模块,TerraP
5、hoto是利用地面激光点云作为映射面对航空影像进行正射纠正，产生正射影像的软件，整个纠正过程可以在测区内没有任何控制点的条件下执行。该软件具有以下特点： 纠正影像不需要控制点 根据高程值逐像素纠正影像 根据地表精确构造激光点三角面模型 自动平滑过渡两个影像间的色差,2.4 TerraPhoto软件模块,2.4 TerraPhoto软件模块,2.5 软件应用说明,1.该系列软件在处理激光点数据之前要先创 建工程（project），在数据处理过程中以工作区（block）为单位。 2.在软件使用过程中会涉及到多种文件格式，如*.dte为TopEye公司的激光点数据格式，*.cte为轨道信息文件格式，
6、*.prj为工程文件，*.bin为二进制格式文件，*.las为标准激光雷达数据格式文件。 返回,3 TerraSolid软件操作流程,3.1原始数据载入 3.2LAS数据的检校 3.3点的分类 3.4正射影像处理 3.5结合正射影像进行手动分类 3.6提取DEM,3.1原始数据输入,3.1.1 将TerraScan等模块载入Microstation 3.1.2 加载点分类列表文件 3.1.3 坐标系统设置及转换 3.1.4 读入激光点数据 3.1.5 创建工作区block 3.1.6 创建工程project 3.1.7 将激光点加载到工程中 返回,3.1.1 将TerraScan等模块载入Mi
7、crostation,在Microstation主界面的Utilitues菜单中选择MDL Applications，在打开的MDL窗口的Available Applications中选择TSCAN等模块，单击Load。 返回,3.1.2 加载点分类列表文件,分类列表文件格式为*.ptc，通过point classes窗口加载。 选择 即打开point calsses窗口，选择File/open，选择*.ptc文件存储路径，可将默认的分类文件加到应用中。,3.1.2 加载点分类列表文件,分类列表文件为定义好的点云的类，如地面点类、中低高植被类、建筑物类等，还包括各类的显示颜色、线的粗细等信息，
8、可在point class窗口中进行编辑。 返回,3.1.3 坐标系统设置及转换,选择 中的TerraScan settings工具，打开窗口 在Builtin projection system中进行坐标系统的 设置，在Transformation 中进行坐标系统的转换。,3.1.3 坐标系统设置及转换,坐标系统设置,3.1.3 坐标系统设置及转换,坐标系统转换 返回,3.1.4 读入激光点数据,激光点格式有多种，*.dte为TopEye公司激光扫描数据格式，*.las为ASPRS下属的L IDAR委员会制定了L IDAR数据的标准交换格式。 在TerraScan主窗口 中选择File/Re
9、ad points，打开Read points对话框，选择存储路径中的*.dte文件，相继点击Add和Done按钮，打开Load points 对话框，在该窗口中进行相关设置，即可读入所有数据。,3.1.4 读入激光点数据,以class显示数据,以elevation显示数据,以echo显示数据,以flightline显示数据,返回,3.1.5 创建工作区block,选择place block工具 创建工作区block，根据需要创建适当个数的工作区。然后利用place Text在工作区中输入相应的编号。,3.1.5 创建工作区block,工作区的大小根据点的密度决定，一般情况下，如果电脑内存为2
10、G，一个工作区可读取200万个点；内存为4G，一个工作区可读取1000万个点。 另外工作区的形状也不是一定的，可以是规则的矩形，也可以使不规则的多边形。 返回,3.1.6 创建工程project,在 中选择第三个工具，即Project 。在打开的窗口中选择File/New project，在打开的Project information对话框中写入工程名，在storage中选择scan binary 8 bit，选中Load class list automaticlly，点击OK。 选择“选择”工具，将创建的工作区全选中，在Project窗口中选择Block/Add boundaries，在打
11、开的对话框中输入文件名，在Numbering的下拉列表框中选择Selected numbers（也可选择其他选项），点击OK，出现 ，即将工作区见到工程中去。,3.1.6 创建工程project,返回,3.1.7 将激光点加载到工程中,在Project 窗口中选择File/Import points into project，在打开的Import points into project对话框中，选择数据路径，打开*.dte格式文件，依次点击Add和Done，在打开的如左图示的对话框中，WGS84中选KKJ2,在Transform中选择命名的坐标转换系统名称，点击OK，即可将激光点数据加到工程中
12、。 返回,3.2 LAS数据的检校,.载入飞行轨道 选择Manage Trajectories工具，在打开的窗口中选择File/Import files，在打开的Import trajectories对话框中选择激光点数据对应的所有*.cte文件，并按右图所示进行相关设置依次点击Add和Done。,3.2 LAS数据的检校,载入飞行轨道后结果：,3.2 LAS数据的检校,.Deduce line numbers 将航迹线和激光点进行对应，提高点的精度。 进行该操作的前后对比如下页所示,3.2 LAS数据的检校,3.2 LAS数据的检校,.按航带进行地面点的分类 采用“macro（宏）”进行自动
13、分类，在进行地面点分类时一般分为四个步骤：low points group of points; low points-single points; ground; below surface.,3.2 LAS数据的检校,创建macro的过程： 选择tools/macro，在打开的macro对话框中，单击Add，打开如右图所示的菜单，从Routine的下拉列表框中选择所要进行分类的类型。 创建完macro后保存，运行宏即可完成自动分类。,3.2 LAS数据的检校,地面点分类后结果：,3.2 LAS数据的检校,.计算检校值 选择 中的第七个工具，即 Measure match，打开对话框meas
14、ure match，在use classes的列表框中选择ground，点击OK， 即可进行重叠条带间的差值，结果如下图所示,3.2 LAS数据的检校,3.2 LAS数据的检校,.计算侧滚、俯仰、航向及比例的差值 选择find match，打开右图所示对话框，进行参数设置。 .保存结果，并选择 apply match，应用于所用工程数据。 .用同样的方法计算每条航带的高程差,3.2 LAS数据的检校,.计算整个工程的高程波动 选择find fluctuations，计算重叠区域不同航带的高程波动，结果如下图所示。 返回,3.3 点的分类,.重叠区域裁剪,3.3 点的分类,3.3 点的分类,在T
15、erraScan主窗口中选择 Flightline/Cut overlap，打开Cut overlap points对话框。在该对话框中进行如下设置，点击OK。,3.3 点的分类,重叠区域裁剪后结果：,3.3 点的分类,.将前面分好类地面点返回为默认类 创建macro，将分好类的地面点还原回默认状态，即所有点没有分类。 .设置macro，分离出地面点 与前面进行地面点分类不同的是不按航迹线进行分类，即不选中下图框选的复选框。,3.3 点的分类,.分离植被点 在TerraScan中将植被分为Low vegetation、 Medium vegetation和High vegetation，其中L
16、ow vegetation在0.5m2m之间，medium vegetation在2m5m之间，high vegetation5m。 在分离植被点时，以从地面起的高度为准，先从地面以上的点中分离出低的植被点，然后从余下的点中分离出中等高度植被点，最后分离高植被点。,3.3 点的分类,.分离植被点 源点类 目标点类 目标类的最低高度,3.3 点的分类,3.3 点的分类,.分离建筑物点 分离出的高植被点中包含有建筑物点，因此从高植被点中分离出建筑物点。,3.3 点的分类,3.3 点的分类,.分离model key points Model key points是提取DEM所用的点，为后面提取DEM
17、方便，在分离model key points的同时，要将点输出，选择macro step-action-output points，在如下图所示位置选择保存model key points的文件路径。,3.3 点的分类,返回,3.4正射影像处理,正射影像处理包括影像的镶嵌、相机参数的迭代计算、影像与点云的配准等，通过正射影像处理可使得正射影像与激光点完全匹配，有利于利用激光点云进行分类判断、建筑物的提取等。 返回,3.5 结合正射影像进行收到分类,利用macro进行自动分类难免有些点分到错误的类中，如把地面点错误地分成植被点，或将植被点错误地分成地面点等。 正射影像是经过纠正的和点云完全匹配的
18、影像，可以参照正射影像查看是否有错误分类的点，有的话应用 这些工具进行手动分类。,3.5 结合正射影像进行收到分类,同时打开两个窗口，利用 中圈定的工具Synchronize view设定两个窗口的同步显示。如下所示：,3.5 结合正射影像进行收到分类,3.5 结合正射影像进行收到分类,返回,,3.6 提取DEM,提取DEM主要应用TerraModeler软件模块，应用 中的surfaces工具，打开如下窗口，选择File/Import/Xyz binary file，选择*.bin文件的保存路径,,3.6 提取DEM,完成上述操作后，选择 中的不同工具，可以不规则三角网、格网等形式显示DEM，也可显示等高线图，坡向图等。 如果要保存DEM，选择TerraModeler surface 窗口中的File/Export，保存格式有xyz坐标格式，*.tif格式或*.bmp格式等。,,3.6 提取DEM,窗口显示的DEM：,,3.6 提取DEM,以文件保存的DEM：,完 毕 谢 谢 大 家,