利用LiDAR点云快速进行等高线制作

朱蕾蕾

摘 要：该文讨论在EPS2008基础地理信息工作平台下，采用栅格的方法快速完成海量点云自动生成等高线的方法。并在从化1：5000地形图测制中得到应用，且取得了较好的成效。

关键词：点云 栅格 等高线

中图分类号：TP79 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

测绘工程实践需要利用LiDAR点云对等高线进行提取。因点云数据的量太大，使得在对点云进行处理的过程中，利用点云数据对三角网进行构建，并基于三角网对等高线进行追踪，这种多在常规矢量中应用的处理方法不能达到理想的效果，或者无法使用。等高线自动生成是在EPS2008基础地理信息工作平台下开发的机载LiDAR测图系统的子模块之一，通过使用栅格的方法使海量点云等高线自动生成这一难题得到成功的解决。

1 机载LiDAR测图系统

以Eps2008地理信息工作站（以下简称EPS）为基，使用机载LiDAR测制城市基本比例尺地形图的系统实施研发，采纳点云与影像处理等制图功能，以及Eps强大的数据编辑功能。依照从底至上的模块化设计思想进行设计，总体功能框架见图1。

图1机载LiDAR测图系统框架

2 海量点云数据管理与快速显示技术

非常巨大的数据量，是点云数据特点的其中之一，在一个普通工程文件中，点云数据量就可达到几亿点。等高线自动生成的前提就要对海量点云进行编辑和处理，首先必须解决点云的管理和快速显示的问题。本项目在点云数据描述与显示环节进行优化，解决了超大点云数据存储与显示效率问题。主要采用了以下技术：（1）无损压缩技术。（2）虚拟缓存技术。

（3）动态筛选技术。

3工作原理

将点云显示和存储的问题解决后，该文将对利用点云数据使等高线得到快速生产的基本原理进行探讨：按照等高距，将点云分成不同的级，并给每级赋予同一种颜色，要使相邻的分级颜色不相同；按照精度的要求，通过绘图手段把分色之后的点云栅格化，使栅格图片生成；通过采用图像处理方法，将本色边界线提取出来；对等高线进行赋值；让分块处理后的等高线实现接边；由于图像处理成熟，在实践中有广泛的应用，通过采用点云栅格化的方法，EPS成功地把基于点云生成等高线问题，变成基于图像对色块分界线进行提取的问题，又由于在对点云进行栅格化时，已经过滤掉了大多数的噪声，从而使等高线柔顺、光滑得到了保证。

4技术路线

该文结合工作生产实践，提出了基于利用LiDAR点云快速进行等高线制作的作业流程，路线如图2所示。

图2作业流程图

4.1数据获取

该项目通过采用德国TopoSys公司的机载LiDAR系统Harrier68i对点云数据进行采集，前期数据处理主要采用TOPPIT、POSPAC、Terransolid等软件进行了处理，然后将点云数据读入EPS2008基础地理信息平台。

4.2点云分级赋色

在EPS2008基础地理信息平台下，对点云进行分级赋色，并且保证相邻两级点云的颜色不同，如图3 所示。

图3完成分级附色后

4.3图像化处理及等高线的自动生成

按照精度的要求，通过绘图手段把分色之后的点云栅格化，使栅格图片生成；通过采用图像处理方法，将本色边界线提取出来；对等高线进行赋值；让分块处理后的等高线实现接边；由于图像处理成熟，在实践中有广泛的应用，通过采用点云栅格化的方法，EPS成功地把基于点云生成等高线问题，变成基于图像对色块分界线进行提取的问题，又由于在对点云进行栅格化时，已经过滤掉了大多数的噪声，从而使等高线柔顺、光滑得到了保证。见图4。

图4自动生成等高线

5生产应用

笔者所在单位于2011年完成从化1985平方公里1；5000地形图测制，其中2/3是山地，需要绘制等高线。项目数据获取采用德国TopoSys公司的机载LiDAR系统Harrier68i。前期数据处理主要采用TOPPIT、POSPAC、Terransolid等软件，地形图测制利用EPS2008基础地理信息平台，得到1：5000地形图测绘产品成果。经过对项目成果的检验，最终得到地形测绘成果点位平面中有0.60m的误差，高程中有0.161m的误差，点位间距中有0.601m的误差，成果的逻辑一致性、要素的完备性、属性精度等，都和设计和规范要求相符合。

6结语

该文立足测绘新技术的应用，在EPS2008基础地理信息平台下，利用LiDAR点云数据快速生成等高线的工作原理进行了梳理。依照以往对其他软件进行使用的经验，由点云直接、大面积、快速地生成等高线的方法，有着占用计算资源少、操作相对简单、图面美观、速度较快等诸多优势。

参考文献

[1] 高建双.激光成像雷达扫描技术的研究[D].成都：电子科技大学，2012.

[2] 王俊宏. LIDAR数据处理关键技术研究[D].武汉：华中科技大学，2012.