浅析从激光LiDAR数据到数字线划图DLG

激光雷达的概述

激光雷达作为一种航空摄影测量系统，它是集激光扫描仪、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(IMU)、数字摄影系统于一体的摄影测量系统。该系统通过激光扫描仪的激光测距，获得激光扫描仪到地面距离的激光点云数据，利用惯性导航测量(IMU)／差分定位(DGPS)技术来获取飞机的瞬时位置和激光扫描仪的姿态，高分辨率的数码相机同时获取目标的高分辨率影像。

机载激光LiDAR系统能够直接获取地面物体的三维坐标信息，构建高精度的数字地面模型(DTM)，高效制作数字高程模型(DEM)和数字正射影像(DOM)，具有自动化程度高、受天气影响小、数据获取周期短、精度高等特点，且对植被具有一定的穿透能力无需布设像控，目前在高速公路、电力选线、石油勘探等领域得到了广泛应用。

机载激光LiDAR数据应用：如何制作数字线划图DLG？

数字线划图(DLG)是以点、线、面的形式或地图特定图形符号形式表达的地形要素的地理信息矢量数据集。利用机载LiDAR数据制作数字线划图DLG时，使用机载LiDAR数据快速生成数字地面模型和数字正射影像，再使用数字地面模型和数字正射影像快速生成等高线和采集地物矢量数据，然后通过外业调绘和内业数据编辑，制作出数字线划图。

机载LiDAR数据制作数字线划图DLG的流程

(1)对航摄数据进行数据预处理。航测过程中进行了IMU惯性导航测量和GPS的空地联测，所以要通过对GPS数据差分解算，输出激光航迹和相机航迹以及计算航测坐标到工程坐标的转换参数，通过参考面数据对激光点云进行参数检校。

(2)激光点分类，主要是靠软件自动分类。在对激光数据进行预处理后，在专业软件中导人激光点数据和航迹数据，设置好参数，然后使用软件的自动分类功能对激光点云进行分类。

(3)正射影像制作，主要是使用分类后的激光点辅助原始影像进行正射纠正。在导入分类好的激光点、相机参数和原始影像，同时给影像添加完连接点、设置好参数后，对影像进行正射纠正，快速生成正射影像。 

(4)对分类后的激光点对照正射影像进行手工优化分类，然后创建可编辑地面模型。对照地面模型和正射影像，对特征线进行采集。通过在构建的三角网中插入特征线，修改数字地面模型，利用修改后的数字地面模型内插生成等高线，并根据需要的间距自动标注高程点，把等高线转换格式后在MAPGIS图形编辑器中进行编辑。

(5) 在MAPGIS图形编辑器中，将数字等高线图与正射影像图进行叠加，生成等高线正射影像图，然后在等高线正射影像图中对地物、建筑物、地貌、水系、管线、植被、分类界、道路等地物进行矢量化，并进行编辑，生成初步的线划地形图。 

(6)利用初步的线划地形图到实地进行调绘，调查并编辑地物、建筑物、地貌、水系、管线、植被等的属性及相关数据和名称。

(7)调绘完成后，内业根据外业调绘成果，对数字线划图上的点、线、区及其他图面元素进行编辑，然后按标准进行数字地形图(制图数据)编辑，提交数字地形图成果。

制作数字线划图DLG过程中的注意事项

1、数据预处理

数据预处理是数据获取和内业作图的衔接部分，是质量保障的重要一环。数据预处理时对激光数据要进行分块和重叠剪切，方便作图。

2、激光点分类

激光点分类时，如果需要转换坐标，则需要在导入激光数据时输入坐标转换参数。参数的设置好坏是在作业过程中积累经验、逐步改进的。

3、生成正射影像

对快速生成的正射影像进行检查，主要是检查图片之间的拼接是否良好，以及正射影像与激光点的确切配准，如果图片之间的连接不好就检查连接点直到满足制图精度要求。对最终生成的正射影像进行自检，如果不符合制图精度要求(如变形的桥梁和路面)，对其进行修改(在模型中加入断裂线)。

4、手工优化激光点

对分类过的激光点进行手工优化分类，是由于激光点自动分类有它本身的局限性，在地形复杂或者有低植被覆盖地面的地方，系统无法利用给定的参数对其精确分类，在生成地面模型时这些地方就不能真实反映地表信息，利用DTM生成等高线、线划图时，会影响制图精度，所以要对照DTM对其进行手工编辑。

5、房屋矢量化

房屋的矢量化是在上一步的激光点上跟踪的，矢量化完毕后，将结果转换格式导入MAPGIS图形编辑器中进行编辑。在等高线正射影像图中对地物进行矢量化时，考虑工作效率和编辑修改，最好计划矢量化的顺序。

6、工作执行标准

外业调绘，要按GB／T7931--2008《1：5001：10001：2000地形图航空摄影外业规范》要素类进行调查和注记。与传统调绘相比，由于内业对地物、建筑物、地貌、水系、管线、植被、分类界、道路等地物要素的采集，使外业调绘主要变为调查和注记，减小了工作量，加快了成图效率。

综上所述，讲述了利用机载LiDAR数据制作数字线划图的基本流程以及需要注意的事项。随着摄影测量设备的不断更新，专业软件的功能和算法不断优化完善，使得机载LiDAR技术更加成熟。

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