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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2TerraSolid系列软件简介3TerraSolid软件操作流程LOGO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。LOGO公司开发的一套专门处理激光点数据的软件，基于Microstation开发，能够很容易地处理数百万的点数据，主要包括TerraMatch、TerraScan、TerraModeler、TerraPhoto、TerraSurvey、TerraPhotoViewer、TerraScanViewer、TerraPipe、TerraSlave、TerraPipe等模块。提取DEM主要要应用到TerraMatch、TerraScan、TerraModeler、TerraPhoto这四个模块。2.1TerraScan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2.2TerraMatch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。2.2TerraMatch软件模块TerraMatch所需输入的数据：①带重叠区的多条航带②带有时间记录的轨道信息③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2.2TerraMatch软件模块2.2TerraMatch软件模块2.3TerraModeler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2.4TerraPhoto软件模块TerraPhoto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2.4TerraPhoto软件模块2.4TerraPhoto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，*.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3TerraSolid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DEM3.1原始数据输入3.1.1将TerraScan等模块载入Microstation3.1.2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block3.1.6创建工程project3.1.7将激光点加载到工程中返回3.1.1将TerraScan等模块载入Microstation在Microstation主界面的Utilitues菜单中选择MDLApplications，在打开的MDL窗口的AvailableApplications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pointclasses窗口加载。选择即打开pointcalsses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，可在pointclass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TerraScansettings工具，打开窗口在Builtinprojectionsystem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LIDAR委员会制定了LIDAR数据的标准交换格式。在TerraScan主窗口中选择File/Readpoints，打开Readpoints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Loadpoints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placeblock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placeText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2G，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/Newproject，在打开的Projectinformation对话框中写入工程名，在storage中选择scanbinary8bit，选中Loadclasslistautomaticlly，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/Addboundaries，在打开的对话框中输入文件名，在Numbering的下拉列表框中选择Selectednumbers（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/Importpointsintoproject，在打开的Importpointsintoproject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。返回3.2LAS数据的检校⑴.载入飞行轨道选择ManageTrajectories工具，在打开的窗口中选择File/Importfiles，在打开的Importtrajectories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。3.2LAS数据的检校载入飞行轨道后结果：3.2LAS数据的检校⑵.Deducelinenumbers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3.2LAS数据的检校3.2LAS数据的检校⑶.按航带进行地面点的分类采用“macro（宏）”进行自动分类，在进行地面点分类时一般分为四个步骤：①lowpoints–groupofpoints;②lowpoints-singlepoints;③ground;④belowsurface.3.2LAS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。3.2LAS数据的检校地面点分类后结果：3.2LAS数据的检校⑷.计算检校值选择中的第七个工具，即Measurematch，打开对话框measurematch，在useclasses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3.2LAS数据的检校3.2LAS数据的检校⑸.计算侧滚、俯仰、航向及比例的差值选择findmatch，打开右图所示对话框，进行参数设置。⑹.保存结果，并选择applymatch，应用于所用工程数据。⑺.用同样的方法计算每条航带的高程差3.2LAS数据的检校⑻.计算整个工程的高程波动选择findfluctuations，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⑴.重叠区域裁剪3.3点的分类3.3点的分类在TerraScan主窗口中选择Flightline/Cutoverlap，打开Cutoverlappoints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⑵.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。⑶.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⑷.分离植被点在TerraScan中将植被分为Lowvegetation、Mediumvegetation和Highvegetation，其中Lowvegetation在0.5m~2m之间，mediumvegetation在2m~5m之间，highvegetation5m。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⑷.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⑸.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⑹.分离modelkeypointsModelkeypoints是提取DEM所用的点，为后面提取DEM方便，在分离modelkeypoints的同时，要将点输出，选择macrostep-action-outputpoints，在如下图所示位置选择保存modelkeypoints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Synchronizeview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LOGO