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ArcGIS平台中LiDAR数据三维城市建模

作者:飞燕遥感 发布日期:2018-06-01 00:00 浏览量:482

  1.前言

  三维模型数据生产按照其工作内容划分为:数据获取、激光数据处理、模型制作、属性数据匹配以及可视化浏览等方面。其模型详细程度决定建模作业过程的难易程度。


  2.数据处理

  2.1 数据源

  三维城市建模的数据源主要包括不同比例尺的地形图数据、遥感影像数据以及摄影测量数据等。为满足本次建模要求,具体数据如下:某大学所在地Lidar点云数据(LAS)、DEM数据、hillshades数据、遥感影像数据。


  2.2 数据处理

  由点数据插值生成栅格面的方法有很多,综合运算效率和插值的效果看,我们采用三角网插值法来对点云数据进行插值。从 Lidar 数据上分类出植被,裸地等区域,就可以近似地生成地势面,进而生成DEM。

  生成DEM:(1)由于原数据是LAS文件不能直接进行处理,因此先生成LAS数据集。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)。


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  3.建模

  Lidar数据的几何精度虽然高,也不能精确分类。因此,在已有的地形数据的辅助下进行分类可以很好地提高分类精度,如利用当地的遥感影像和地形数据辅助分类地物。

  分辨出建筑物区域以后,需要提取出建筑物的边缘轮廓,对轮廓规格化。在 ArcGIS中,以Tin为基准在Z方向延伸,近似表示建筑物等三维实体的方法,大大简化了建模,也利于模型的管理。

  目前来说机载激光雷达数据的分类算法虽多,但是算法仍不够成熟,并不能保证所有点均被正确的划分。因此必须要加以人工分类辅助。对于建筑物提取来说,最易错分的点往往位于建筑物与植被高度相同,且在空间上有所重合的地方。而对于具体的数据可对原始的分类进行扩充,以保证分类表达的准确。人工分类的过程并不复杂,但是却占用大量的时间,可以引入遥感影像数据等辅助人工分类,提高工作效率以及分类精度。


  4.属性数据匹配

  城市空间是以地表为依托,向空中和地下延伸的立体空间。三维地理实体需要放在能够表现地形地貌的数字地形模型上。

  对于ArcGIS的GeoDatabase数据格式来说,在ArcGIS系统中的ArcMap平台可以为这些建筑物的图形添加属性信息。


  5.可视化浏览

  三维可视化应用主要包括可视化导航与操作、可视化效果调配、动画实时飞行、可视化查询与三维分析等。可针对模型用途选择适当的软件平台:对于精度要求不高的模型,ArcGIS平台即可满足要求。

  启动ArcGIS软件系列的ArcScene,通过图层属性设置高程或使用表面设置高程。将表示城市表面的Tin 数据,描述建筑物、道路、水体等的点、线、面数据载入ArcScene平台。描述建筑物的数据以相应的Tin数据为高程基准,根据各个属性数据库中的相应的数值进行竖直方向的延伸。调整各个图形的颜色和透明率以加强模型的三维视觉效果。


  6.结论

  基于Lidar建立三维城市模型是当前的的一个研究热点。数字高程模型(DEM)的建立和建筑物模型的建立是其中的两个主要问题。就本次建模来说存在的问题有:LAS点云数据量过大,导致数据处理效率不高;目前尚未有城市模型标准,无法对三维模型进行量化的评价。


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