У меня есть данные LiDAR - что теперь?

В очень интересной статье, недавно опубликованной Дэвидом Мckittrick, где он рассказывает о последствиях надлежащего знания методов, связанных с работой с LiDAR в ГИС и ссылаясь на Global Mapper как инструмент для поддержки обработки полученных данных.

Прочитав статью, я скачал Global Mapper, чтобы поиграть, и должен признать, что он сохраняет ту практичность этого инструмента, который мы знали и с которым было очень практично создавать цифровые модели местности из текстовых файлов xyz. Сегодня, когда доступ к данным LiDAR становится намного более доступным, неплохо было бы взглянуть на аспекты, которые необходимо учитывать при работе с ними, и упомянуть, что Global Mapper делает хорошо. То, что я настаиваю, оставило меня удивленным тем, что я тестировал; Благодаря обновленному лицу программа сохраняет простоту открытия данных и их отображения в предварительно настроенных предложениях.

На днях, за столом Geofumadas, я заметил в глазах Дона Х -один из моих наставников– смущенный блеск в его глазах на предложение, сделанное дроном-покупателем; это было приложение для обновления кадастровых данных; С большой грустью пришлось скачивать из облака и напоминать, что в большинстве развивающихся стран нет минимальных условий устойчивости этих технологий; хотя в конце концов мы пришли к единому мнению о том, что возможно в функциональном плане. Внедрение этой техники несколько лет назад вызвало большие эмоции у некоторых государственных структур в Соединенных Штатах, теперь она переносится в другие страны с латиноамериканским контекстом, в который может войти желание «оседлать волну» применения новые технологии. , собирая данные, но не зная, что с ними делать.

Если мы примем во внимание затраты, связанные с использованием LiDAR в проекте, мы увидим, что это критически важно, учитывая, что влечет за собой запуск массового сбора данных (говоря конкретно о «Сборке облаков точек»); даже осознавая, что его использование дает нам эффективный результат и большую экономию времени. При правильном использовании данные LiDAR позволяют нам воспринимать мир таким образом, который сильно отличается от того, что мы достигли с помощью традиционных методов картографии. Теперь вы можете получить реальное видение, используя 3D-форматы, а также можете взаимодействовать с данными, с помощью которых разрабатываются новые методы анализа.

Что такое LiDAR

Дэвид очень метко говорит:Данные LiDAR - это не продукт, а сырье«Что определяет, по нашему мнению, первую ключевую концепцию, чтобы понять этот вопрос. Фактически, получение данных - это вход, который позволит нам после надлежащей обработки получить различные трехмерные модели.

Но для большей ясности нам нужно вернуться и вспомнить об основной структуре и характеристиках данных LiDAR. LiDAR (аббревиатура от Light and Range Detection) - это векторный формат трехмерных точек. Каждый файл или набор данных LiDAR обычно содержит миллионы или даже миллиарды близко расположенных и случайно распределенных точек. Расстояние между ними зависит от того, как были получены данные.

Публично доступные данные LiDAR были собраны, в основном, с помощью бортовой платформы с использованием технологии лазерной передачи и приема в сочетании с использованием точных систем позиционирования и навигации. В каждой точке приписывается значение x, y, z, полученное из разницы во времени, вычисленной между передачей и приемом отраженного лазерного импульса.

Плоскость, которая летит медленно, создаст облако точек, более разнесенных, чем один, летящий быстрее на большей высоте. В зависимости от датчика, используемого самолетом или дроном, и как обрабатываются данные, значение цвета, интенсивность отражения, а также количество возвратов на импульс могут быть включены в качестве дополнительных атрибутов для визуализации и анализа.

Что можно сделать с данными LiDAR

Понятно, что данные LiDAR претерпевают трансформацию, которая обычно приводит к модели 3D, мы говорим о создании цифровой модели высот (DEM) или автоматическом создании / извлечении векторных объектов 3D, полученных из геометрических узоров в матрице точек. Кроме того, путем изменения представления облака точек можно получить значимую информацию, представляющую различные типы поверхности, возвышение точки по отношению к земле или изменение плотности точек, среди других характеристик.

Редактирование и фильтрация данных LiDAR

Очень часто, что полученные файлы данных содержат гораздо больше очков, чем необходимо. Поэтому, прежде чем использовать процесс фильтрации в облаке точек, желательно тщательно изучить метаданные этого слоя. Полученное статистическое резюме предоставит необходимую информацию о характеристиках облака, которая предложит адекватный процесс принятия решений для процесса фильтрации.

Улучшение качества данных LiDAR

После удаления точек, которые не требуются, следующим шагом является обнаружение и переклассификация тех наземных пунктов, которые изначально не были классифицированы. То есть, мы должны настроить дату. Это очень важно для создания DEM с хорошей разрешающей способностью.
Здесь мы рассмотрим, можем ли мы выполнить адекватный процесс фильтрации данных и последующую реклассификацию. Обе, казалось бы, механические процедуры имеют решающее значение в результатах, которые должны быть получены.

В этом Global Mapper действительно очень хорошо справляется. По крайней мере, на этапе редактирования и фильтрации. И все же следует иметь в виду, что за счет исключения точек, вызывающих шум, можно получить данные, классифицируемые как поверхности, которые не обязательно являются полезными. С помощью Global Mapper можно не только выполнить адекватное удаление точек, которые находятся за пределами географической области проекта, но также и тех, которые не требуются по их характеристикам, поскольку приложение имеет множество вариантов фильтрации.
Теперь давайте поговорим о настройке даты. Global Mapper включает в себя несколько комплексных процедур, с помощью которых данные автоматически классифицируются и наземные точки не реклассифицируются изначально, что позволяет избежать потери потенциально полезных данных. Это увеличивает относительный процент точек, которые могут быть использованы для создания DEM с более высоким разрешением.

Например, я работал с данными до и после урагана; определенно, не имея wizzard, программное обеспечение почти предложило функциональность в рабочем процессе, чтобы получить, моделировать, фильтровать, генерировать новую модель.

Другие процессы автоматической классификации могут обнаруживать и реклассифицировать здания, деревья и служебные кабели, что является первым шагом в процессе извлечения признаков.

Создание цифровой модели рельефа

Чтобы выполнить процедуры анализа 3D, почти во всех случаях облако точек LiDAR должно быть эффективным. Мы используем так называемый «решеточный» процесс, при котором значение, связанное с каждой точкой массива (обычно значение высоты), используется в качестве основы для создания твердой модели 3D. Эта модель может представлять только ландшафт (модель цифрового ландшафта) или поверхность над землей, например лесной покров (цифровая модель поверхности). Различие между ними происходит от фильтрации и выбора точек, которые используются для генерации поверхности.

Если мы считаем, что большинство пользователей LiDAR, основная цель - создание DTM (Digital Terrain Model), Global Mapper предлагает достаточный набор инструментов анализа местности, включая вычисление объема; оптимизация разреза и заполнения; формирование контурных линий; разграничение водоразделов; и анализ линий зрения.

Извлечение атрибутов

Возможность повысить доступность данных из более плотного облака точек определяет новый путь к новому способу обработки данных LiDAR. Анализ закономерностей в геометрической структуре соседних точек может привести к выделению построенных моделей, представленных в виде трехмерных многоугольников; линии электропередач или кабели, проходящие над землей, представленные в виде трехмерных линий; а также точки деревьев, полученные из коллективной структуры точек, классифицируемых как возвышенная растительность. Инструменты извлечения вектора Global Mapper также включают в себя опцию выборочного извлечения, с помощью которой строки и многоугольники 3D могут быть сгенерированы после серии представлений профиля, которые перпендикулярны заранее определенному пути. Этот инструмент можно использовать для создания точной трехмерной модели любой удлиненной структуры, такой как край тротуара на улице.

Вывод Дэвида очевиден. Наличие данных - это еще не все при работе с LiDAR; Наличие инструмента для их практической обработки - вот что расширяет возможности использования этой технологии.

Любопытно, что в последний раз я видел это приложение в 2011, с версией 11. Я уже работал с LiDAR но это несколько удручивало по расходу ресурсов, перестал смотреть с Версия 13 где эта способность немного улучшилась. Это вопрос загрузки и тестирования, поскольку эта версия 18 кажется мне одной из лучших недорогих программных альтернатив, которая делает почти все, что может потребоваться для работы с данными LiDAR.

ИК Глобальный картограф