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ArcGIS平臺(tái)中LiDAR數(shù)據(jù)三維城市建模

發(fā)布日期:2018-06-01 00:00 瀏覽量:10640

  1.前言

  三維模型數(shù)據(jù)生產(chǎn)按照其工作內(nèi)容劃分為:數(shù)據(jù)獲取、激光數(shù)據(jù)處理、模型制作、屬性數(shù)據(jù)匹配以及可視化瀏覽等方面。其模型詳細(xì)程度決定建模作業(yè)過(guò)程的難易程度。


  2.數(shù)據(jù)處理

  2.1 數(shù)據(jù)源

  三維城市建模的數(shù)據(jù)源主要包括不同比例尺的地形圖數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)以及攝影測(cè)量數(shù)據(jù)等。為滿足本次建模要求,具體數(shù)據(jù)如下:某大學(xué)所在地LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)(LAS)、DEM數(shù)據(jù)、hillshades數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)。

  2.2 數(shù)據(jù)處理

  由點(diǎn)數(shù)據(jù)插值生成柵格面的方法有很多,綜合運(yùn)算效率和插值的效果看,我們采用三角網(wǎng)插值法來(lái)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行插值。從 LiDAR 數(shù)據(jù)上分類出植被,裸地等區(qū)域,就可以近似地生成地勢(shì)面,進(jìn)而生成DEM。

  生成DEM:(1)由于原數(shù)據(jù)是LAS文件不能直接進(jìn)行處理,因此先生成LAS數(shù)據(jù)集。在ArcGIS中的操作:LAS文件→Create LAS Dataset;(2)LAS Dataset→LAS Dataset to TIN;(3)TIN→TIN to Raster(DEM)。


ArcGIS平臺(tái)中LiDAR數(shù)據(jù)三維城市建模.jpg


  3.建模

  LiDAR數(shù)據(jù)的幾何精度雖然高,也不能精確分類。因此,在已有的地形數(shù)據(jù)的輔助下進(jìn)行分類可以很好地提高分類精度,如利用當(dāng)?shù)氐倪b感影像和地形數(shù)據(jù)輔助分類地物。

  分辨出建筑物區(qū)域以后,需要提取出建筑物的邊緣輪廓,對(duì)輪廓規(guī)格化。在 ArcGIS中,以Tin為基準(zhǔn)在Z方向延伸,近似表示建筑物等三維實(shí)體的方法,大大簡(jiǎn)化了建模,也利于模型的管理。

  目前來(lái)說(shuō)機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的分類算法雖多,但是算法仍不夠成熟,并不能保證所有點(diǎn)均被正確的劃分。因此必須要加以人工分類輔助。對(duì)于建筑物提取來(lái)說(shuō),最易錯(cuò)分的點(diǎn)往往位于建筑物與植被高度相同,且在空間上有所重合的地方。而對(duì)于具體的數(shù)據(jù)可對(duì)原始的分類進(jìn)行擴(kuò)充,以保證分類表達(dá)的準(zhǔn)確。人工分類的過(guò)程并不復(fù)雜,但是卻占用大量的時(shí)間,可以引入遙感影像數(shù)據(jù)等輔助人工分類,提高工作效率以及分類精度。


  4.屬性數(shù)據(jù)匹配

  城市空間是以地表為依托,向空中和地下延伸的立體空間。三維地理實(shí)體需要放在能夠表現(xiàn)地形地貌的數(shù)字地形模型上。

  對(duì)于ArcGIS的GeoDatabase數(shù)據(jù)格式來(lái)說(shuō),在ArcGIS系統(tǒng)中的ArcMap平臺(tái)可以為這些建筑物的圖形添加屬性信息。


  5.可視化瀏覽

  三維可視化應(yīng)用主要包括可視化導(dǎo)航與操作、可視化效果調(diào)配、動(dòng)畫(huà)實(shí)時(shí)飛行、可視化查詢與三維分析等。可針對(duì)模型用途選擇適當(dāng)?shù)能浖脚_(tái):對(duì)于精度要求不高的模型,ArcGIS平臺(tái)即可滿足要求。

  啟動(dòng)ArcGIS軟件系列的ArcScene,通過(guò)圖層屬性設(shè)置高程或使用表面設(shè)置高程。將表示城市表面的Tin 數(shù)據(jù),描述建筑物、道路、水體等的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)載入ArcScene平臺(tái)。描述建筑物的數(shù)據(jù)以相應(yīng)的Tin數(shù)據(jù)為高程基準(zhǔn),根據(jù)各個(gè)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行豎直方向的延伸。調(diào)整各個(gè)圖形的顏色和透明率以加強(qiáng)模型的三維視覺(jué)效果。


  6.結(jié)論

  基于LiDAR建立三維城市模型是當(dāng)前的的一個(gè)研究熱點(diǎn)。數(shù)字高程模型DEM的建立和建筑物模型的建立是其中的兩個(gè)主要問(wèn)題。就本次建模來(lái)說(shuō)存在的問(wèn)題有:LAS點(diǎn)云數(shù)據(jù)量過(guò)大,導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理效率不高;目前尚未有城市模型標(biāo)準(zhǔn),無(wú)法對(duì)三維模型進(jìn)行量化的評(píng)價(jià)。


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