隨著無人機的發(fā)展，大疆、飛馬等企業(yè)以一種變革行業(yè)的態(tài)度迅速改變了現(xiàn)在測繪的作業(yè)概念，作業(yè)方法，作業(yè)效率。而機載激光雷達(LiDAR，Light Laser Detection and Ranging)主要應(yīng)用于基礎(chǔ)測繪、城市三維建模和林業(yè)應(yīng)用、鐵路、電力等。在過去十年，作為精確、快速地獲取地面三維數(shù)據(jù)的工具已得到廣泛的認(rèn)同。

目前，低成本的無人機+機載激光雷達以及指數(shù)級的降低了高精度測繪成本。雖然機載LiDAR有比較成熟的商業(yè)系統(tǒng)，但是激光雷達數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)現(xiàn)今還是相對不成熟的，現(xiàn)在主要使用的軟件除了各個硬件公司提供的軟件，主要使用的是芬蘭Terrasolid。Terrasolid中主要包括TerraModelerTM、TerraScanTM和TerraPhotoTM等。

而硬件廠商提供的軟件當(dāng)中，主要是大疆 禪思L1配套的 大疆智圖 軟件以及飛馬的RIEGL mini210激光雷達配套的 無人機管家 專業(yè)版。

大疆智圖

飛馬-無人機管家

點云數(shù)據(jù)一般主要為.las格式。LAS 文件是激光雷達點云點的集合，每個點都有水平坐標(biāo)（X 和 Y）和垂直高程 (Z) 值。除了高程值之外，LAS 文件還提供了一種通用格式來存儲附加信息，例如激光強度、掃描角度、返回信息等。其中一些附加信息（例如強度）對于可視化非常有用。

而激光點云的精度，對于地形測繪的準(zhǔn)確性起到了很大的助力。例如：采用激光點云數(shù)據(jù)制作大比例尺地形圖（如1:500）

? ? ? ?中科圖新作為全球領(lǐng)先的“無人機+地理信息”整體解決方案提供商，在實景三維、正射影像、CAD、BIM等數(shù)據(jù)融合應(yīng)用方面積累了大量核心技術(shù)，并獲得多項國家發(fā)明專利。

? ? ? ?團隊歷時十年精心打造了圖新地球桌面、網(wǎng)頁、手機三端等系列軟件，重點面向公路工程、基建工程、電力巡檢等行業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用，累計服務(wù)超過100萬+行業(yè)用戶。

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圖新地球·桌面端?點云模塊立即更新可用。與 圖新云GIS 流行的GIS軟件 圖新地球·桌面端 4.3.1 版本一起發(fā)布，該最新版本包括強大的?點云大師?功能。

圖新地球·桌面端?點云模塊暫時是該軟件的實驗室插件?？商峁┐罅奎c云查看、分類和提取工具。包括三維視圖、點云賦色、自動地面點檢測和分類和點大小控制；地形表面生成，以及更多。

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一、點云數(shù)據(jù)可視化

要查看 點云 的軟件有很多，例如：圖新地球·桌面端 或 Global Mapper。還有一些常用的專業(yè)顯示工具，比如CloudCompareStereo、MeshLab、Geomagic Foundation 2015等。

優(yōu)點和缺點

每種類型的可視化都有優(yōu)點和缺點。在點云中比在 TIN 中更好地表示橋梁和樹冠等特征。在 TIN 可視化中，橋梁往往會形成人工水壩，而樹木往往會形成圓錐體，這兩者都不能反映現(xiàn)實。點云可視化的另一個優(yōu)勢是這些產(chǎn)品需要較少的處理和質(zhì)量控制。如果您查看TIN，您會看到在創(chuàng)建 TIN 時引入的道路中斷。LAS 點云中不存在這種道路中斷。點云可視化確實有它的缺點。例如，如果您仔細觀察，您會發(fā)現(xiàn)點云在厚厚的樹冠下和水體上方有很多數(shù)據(jù)空白。這些空白是由于這些區(qū)域缺乏激光雷達回波。不幸的是，沒有辦法在點云中插入和填充

這些數(shù)據(jù)空白。出于這個原因，我更喜歡只使用高分辨率點云。

今天我們以?圖新地球·桌面端?來講解點云可視化。

1.1點云賦色

激光雷達（LiDAR）點云數(shù)據(jù)具備高精度的坐標(biāo)信息，但缺乏顏色信息，難以用真實的色彩對現(xiàn)實世界進行直觀展示。點云賦色的目的是給點云著色，增加顏色屬性信息，提供更好的可視化效果，便于地物識別與應(yīng)用，是點云數(shù)據(jù)處理基本且重要的功能。

1.1.1真彩色

大多數(shù)激光雷達軟件都具有合并激光雷達和圖像的能力。相機拍攝的影像數(shù)據(jù)包含豐富的顏色信息，通過點云與影像的匹配，可以將影像中的顏色信息附加在點云中，使點云在渲染時更加真實。

1.1.2強度色

強度是從激光脈沖返回傳感器的能量。有很多因素會影響返回的能量量（例如表面粗糙度、大氣影響、近紅外能量吸收等），但激光雷達強度 可以從激光雷達的確切時間創(chuàng)建一個不錯的黑白“偽圖像”獲得。使用強度值時，請始終記住強度通常未經(jīng)校準(zhǔn)，因此該數(shù)據(jù)僅適用于定性視覺分析。強度在某些情況下非常有用，但黑白點云非常無聊。存儲在 LAS 中的另一條潛在信息是紅-綠-藍(RGB)?值。一些激光雷達點云帶有在供應(yīng)商的 LAS 文件中編碼的 RGB 值，但大多數(shù)都沒有。幸運的是，很容易將 RGB 信息添加到點云中。

1.1.3高程彩色

雖然激光雷達（LiDAR）點云數(shù)據(jù)但缺乏顏色信息，單具備高精度的坐標(biāo)信息。我們可以給數(shù)據(jù)集中每個點的垂直高程 (Z) 值進行分層設(shè)色。包括高程最大值與最小值，計算高程中間值；然后選取渲染的顏色值，比如紅、綠、藍三種顏色。最后，自上而下，應(yīng)該為紅綠藍三種顏色漸變的過程，即點云坐標(biāo)最小處設(shè)置為藍色，中間值設(shè)置為綠色，最大值設(shè)置為紅色。

1.1.4回波次數(shù)模式

目前，對于多脈沖式機載LiDAR系統(tǒng)而言，系統(tǒng)記錄的回波信息包括單次回波（singular return）和多次回波（multiple returns），二者的區(qū)別在于對同一束激光脈沖是否發(fā)生多次反射。即，當(dāng)激光掃描儀發(fā)射的激光脈沖接觸到被測目標(biāo)時，部分脈沖能量的反射信號會被系統(tǒng)接收并記錄，而剩余的脈沖能量繼續(xù)傳播，當(dāng)遇到另一目標(biāo)或原被測目標(biāo)的另一部分時再次發(fā)生反射，直至能量消耗殆盡。如此發(fā)生的多次反射使得機載激光掃描系統(tǒng)接收到多個反射信號即多次回波信息。

我們發(fā)現(xiàn)，多回波信息可以反應(yīng)被測目標(biāo)的類型，繼而可以輔助數(shù)據(jù)濾波。具體而言，對于森林地區(qū)，單次回波包含地面激光腳點和植被冠層的激光腳點；首次回波來自茂密且高大的植被冠層或靠近冠層的枝葉；中間次回波多為高大植被的枝葉或低矮植被；而末次回波多是植被中間層次的枝葉和地表反射得到的激光腳點。無論對于森林地區(qū)還是城市區(qū)域，生成數(shù)字地面模型的地面激光腳點都應(yīng)該從單次回波和尾次回波中獲取；同時還可以利用首次回波和中間次回波提供的信息進一步減少參與濾波的單次回波和末次回波的角點數(shù)量。

LiDAR數(shù)據(jù)濾波是將激光點云數(shù)據(jù)區(qū)分為地面點和非地面點的模式識別過程。濾波及其配套的質(zhì)量控制是激光數(shù)據(jù)后處理生成DEM過程中最關(guān)鍵也是最耗費時間的一步，幾乎占到了后處理流程60%～80%的時間。

二、提取地面點

我們生活的3D世界由豐富多樣的物體對象組成,如房屋、橋梁、樹木、汽車等等,不同的物體對象具有不同的外觀形態(tài)及功能。然而在機器的眼睛里,這些都是高低不一、顏色各異的點,稱為點云。利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)自動精確分割點云數(shù)據(jù),并標(biāo)記上不同物體對象的名稱,可以應(yīng)用于城市體檢、自動駕駛、以及實景三維地球的建設(shè)。

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而在GIS中最常見的就是自動地面點檢測和分類。

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成功提取地面點后，可以將點云數(shù)據(jù)集分類為地面點和地面點，并賦予不同的顏色來區(qū)分，并且可以單獨顯隱某個分類的點。

三、生產(chǎn)TIF格式地形數(shù)據(jù)

當(dāng)激光雷達（LiDAR）點云數(shù)據(jù)完成地面點提取后，我們就得到了精準(zhǔn)的地面點高程信息。通過這些高程值生成的 數(shù)字高程模型（DEM,Digital Elevation Model)，其精度遠遠高于其他手段生產(chǎn)的DEM數(shù)據(jù)，例如：ALOS-12m。通過點云生成的DEM其精度甚至可以達到厘米級（需點云數(shù)據(jù)本身精度夠）。通過提取的非地面點構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng) (TIN) 表面，從而生成通用格式的TIF地形（DEM）數(shù)據(jù)成果。

點云大師提供了3個默認(rèn)的國家標(biāo)準(zhǔn)的地形精度預(yù)設(shè)選項：

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四、提取等高線

等高線是地圖上表示的表面的常用方法之一。等高線是將數(shù)值相等的相鄰點的連接成光滑曲線。等高線的分布反映了柵格表面上高程值的變化，等高線分布越密集的地方，表示柵格表面值的變化比較劇烈，越密集，坡度越陡峭；分布較稀疏，表示柵格表面值的變化較小，則表示坡度很平緩。通過提取等高線，可以找到高程值相同的位置，同時等高線的分布狀況也可以顯示出變化的陡峭和平緩區(qū)。

通過點云生成了高精度地形后，再基于地形提取高精度的等高線。

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五、成果導(dǎo)出

通過點云數(shù)據(jù)提取的高精度地形（DEM）和等高線數(shù)據(jù)，都可以隨時獲取并進入到你其他工作環(huán)節(jié)中。

閱讀原文：http://www.tuxingis.com/gisvision/knowledge/1107.html