Bewerten von LIDAR-Coverage und Messpunktdichte

Ein grundlegender QA/QK-Vorgang beim Empfang von LIDAR-Daten besteht darin, sicherzustellen, dass die vom Datenanbieter zugestellten LIDAR-Punkte das erwartete Coverage und die erwartete Dichte aufweisen. Das Überprüfen von Coverage- und Dichteproblemen und deren Lösung zu Beginn Ihrer LIDAR-Verarbeitung ist von wesentlicher Bedeutung. Hierbei ist das LAS-Dataset zusammen mit zwei Geoverarbeitungswerkzeugen von Nutzen: Punktdateiinformationen und LAS-Punkt-Statistik als Raster.

LAS-Dataset

Daten für einzelne LIDAR-Projekte werden in der Regel in Sammlungen gekachelter LAS-Dateien geteilt. Dies wird vorgenommen, um eine bessere Verarbeitung zu gewährleisten und unnötig große Dateien zu vermeiden. Dies kann jedoch für jemanden, der an diesen Projekten arbeitet, zu einem lästigen Problem werden. Das LAS-Dataset unterstützt sie, indem es Ihnen ermöglicht, die Sammlung der LAS-Dateien eines Projekts zu referenzieren und als Ganzes zu verwenden. Verwenden Sie zum Erstellen eines LAS-Datasets das Geoverarbeitungswerkzeug LAS-Dataset erstellen.

Das Werkzeug "LAS-Dataset erstellen" verfügt über eine Option zum Berechnen von Statistiken. Wenn Sie diese Option nicht festlegen, wird das LAS-Dataset schnell erstellt, da nur die Header-Datensätze der referenzierten LAS-Dateien gelesen werden. Zum Berechnen der Statistiken ist ein vollständiger Scan der referenzierten LAS-Dateien erforderlich. Die Dauer der Statistikberechnung hängt von der Anzahl von Punkten in den LAS-Dateien ab, gibt jedoch mehr Informationen zurück. Das Sammeln von Statistiken wird empfohlen, wenn es die Zeit erlaubt.

Nachdem das LAS-Dataset erstellt wurde, öffnen Sie im Katalogfenster das Dialogfeld Eigenschaften: LAS-Dataset. In diesem Dialogfeld werden Informationen über das LAS-Dataset insgesamt sowie Details über bestimmte LAS-Dateien, die am Dataset beteiligt sind, aufgeführt. Rufen Sie die Registerkarte LAS-Dateien des Dialogfeldes auf.

Suchen Sie die Spalte Punktabstand in der Mitte der Registerkarte LAS-Dateien. Dies ist der geschätzte Punktabstand (d. g. die Rückgabe) für die einzelnen Dateien. Er wird in den XY-Einheiten der Quelldaten angegeben. Die Schätzung ist genauer, wenn Sie beim Erstellen des LAS-Datasets Statistiken berechnen.

Hinweis:

Der Rückgabeabstand kann dichter sein als der Impulsabstand, da ein einzelner Laserimpuls mehrere Rückgaben produzieren kann.

Um zusätzlich zu anderen Statistikinformationen grafische Informationen der LAS-Dateien zu erhalten, verwenden Sie das Geoverarbeitungswerkzeug Punktdateiinformationen.

Punktdateiinformationen

Mit dem Geoverarbeitungswerkzeug Punktdateiinformationen werden Berichte über grundlegende Statistiken und grafische Informationen über Punktdatendateien erstellt. Dieses Werkzeug dient hauptsächlich zur Überprüfung der Daten auf ihre Richtigkeit. Als Eingabe werden LAS-Datasets und eigenständige Dateien im LAS- und ASCII-Format unterstützt. Wenn Sie einen Ordner angeben, werden alle Dateien in diesem Ordner, die die angegebene Dateinamenerweiterung aufweisen, gelesen. Wenn Sie LIDAR-Daten im LAS-Format verwenden, sollten Sie ein LAS-Dataset erstellen und dies als Eingabe für das Werkzeug verwenden.

Für jede Eingabepunktdatei, einschließlich allen Dateien in einem LAS-Dataset, wird vom Werkzeug ein Polygon mit zugehöriger Attributierung in einer Ziel-Feature-Class ausgegeben. Das Polygon stellt die X-Y-Ausdehnung oder den Rahmen der Daten in der Datei grafisch dar. Die Attribute umfassen Dateiname, Punktzahl, Z-Minimum, Z-Maximum und Punktabstand.

Der von Punktdateiinformationen gemeldete Punktabstand ist ein Schätzwert, der weiter erläutert werden muss. Bei LAS-Dateien ohne Statistiken und ASCII-Punktdaten wird eine grobe Schätzung angewendet, bei der die Fläche des Rahmens der Datei mit der Punktanzahl verglichen wird. Die Schätzung ist am genauesten, wenn die untersuchte rechteckige Ausdehnung der Datei mit Daten gefüllt ist. Andernfalls kann es zu irreführenden Ergebnissen kommen. In diesem Fall ist der gemeldete Punktabstand als Zusammenfassung von größerer Bedeutung, wenn Trends für Sammlungen von Dateien betrachtet werden. Um bei der Arbeit mit Daten im LAS-Format zuverlässigere Schätzungen des Punktabstands zu erhalten, wird empfohlen, dass Sie ein LAS-Dataset mit Statistiken erstellen und dies als Eingabe für das Werkzeug verwenden.

Sie können die Ausgabe-Feature-Class allerdings in ArcMap anzeigen, ihre Attributtabelle öffnen und das Punktabstandfeld in aufsteigender Reihenfolge sortieren. Sie können im Punktabstandfeld mithilfe eines abgestuften Farbverlaufs auch farbliche Darstellungen vornehmen. Im folgenden Bild werden die LAS-Ausdehnungspolygone mit einem Farbverlauf auf Grundlage der Punktabstandschätzung farblich dargestellt. Die rot dargestellten Polygone weisen eine höhere Punktdichte auf.

Sie können auch die für LIDAR-Punkte durchgeführte Klassifikation betrachten. Dieser wichtige Schritt wird in der Regel vom LIDAR-Datenanbieter durchgeführt. Die Klassifizierung wird anhand von Klassencodes in den LAS-Dateien verwaltet. Mit diesen Codes kann zwischen Boden- und Nicht-Boden-Rückgaben unterschieden werden. Wenn Sie die Option Nach Klassencode zusammenfassen im Dialogfeld Punktdateiinformationen auswählen, enthält die Ausgabe-Attributtabelle Summenstatistiken für jeden Klassencode, der in den LAS-Dateien enthalten ist. Verwenden Sie diese Option zum Untersuchen der Klassencodes in den einzelnen LAS-Dateien und den entsprechenden Punktinformationen, die mit den einzelnen Klassencodes verknüpft sind. Mit dieser Option kann zum Beispiel der Z-Bereich speziell für Punkte der Klasse 2 (Bodenoberfläche) überprüft werden, statt alle Punkte zusammen. Dies kann nämlich unter Umständen dazu führen, dass Sie die Daten für falsch halten, insbesondere dann, wenn die Klasse 7 (Rauschen) involviert ist.

Angenommen, bei der Überprüfung der Punktdateiinformationen wird festgestellt, dass keine Fehler vorliegen, wird beim nächsten Schritt mit dem Geoverarbeitungswerkzeug LAS-Punkt-Statistik als Raster ein ausführlicherer Überblick über die Punktverteilung erzielt.

LAS-Punkt-Statistik als Raster

Mit dem Geoverarbeitungswerkzeug LAS-Punkt-Statistik als Raster wird die räumliche Verteilung verschiedener LIDAR-Punktkennwerte deutlich. Dies wird durch die Charakterisierung der Punkte erreicht, die sich in den einzelnen Zellen eines Ausgabe-Rasters befinden. Zur Charakterisierung der Punkte gibt es verschiedene Möglichkeiten:

• Impulsanzahl
• Rückgabeanzahl
• Vorherrschende Rückgabeanzahl
• Maximalrückgaben
• Vorherrschende Klasse
• Intensitätsbereich
• Z-Bereich

Für die Bewertung von Point-Coverage und Dichte empfiehlt sich die Verwendung der Impulsanzahl. Hierdurch wird die Anzahl der letzten Rückgaben, die sich in einer Zelle befinden, als Zellenwert zugewiesen. Geben Sie zunächst ein LAS-Dataset ein, und wählen Sie als Methode PULSE_COUNT. Wählen Sie für Stichproben CELLSIZE. Man könnte meinen, dass der durchschnittliche Punktabstand eine gute Zellengröße für das Ausgabe-Raster darstellt. Aber dies ergibt typischerweise viele leere Zellen oder Zellen mit dem Wert "NoData", da LIDAR-Punkte nicht gleichmäßig angeordnet sind. Zudem kann das Ausgabe-Raster unnötig groß ausfallen. Es ist daher besser, eine Zellengröße zu verwenden, die um ein Vielfaches größer als der durchschnittliche Punktabstand ist, aber klein genug, um Abstände oder Lücken zu identifizieren, die genauer untersucht werden müssen. Eine sinnvolle Größe ist der vierfache Punktabstand. Wenn Ihre Daten z. B. bei 1 Meter gemessen werden und die Zellengröße 4 beträgt, können Sie im Durchschnitt 16 Impulse in einer Zelle erwarten.

Sie können auch die Dichte für unterschiedliche Typen von Punkten auswerten. Während Sie meistens nur die Dichte aller Rückgaben überprüfen, kann es nützlich sein, solche näher zu betrachten, die in eine bestimmte Klasse fallen. Wenn Sie zum Beispiel die Impulsanzahl für Bodenpunkte näher betrachten, können Sie ermitteln, wie gut die Bodenabdeckung in bewachsenen Gebieten ist. Sie können steuern, welche Punkte verwendet werden, indem Sie Filterkriterien auf der Registerkarte Filter des LAS-Dataset-Layers einstellen. Für den Layer festgelegte Punktfiltereigenschaften werden vom Werkzeug beachtet. Bei der Verwendung eines Datasets statt eines Layers ist keine Filterung möglich.

Betrachten Sie das Raster in ArcMap, sobald es fertig gestellt wurde. Zeigen Sie es mithilfe eines Renderers "Farbverlauf" an, um leichter zwischen Zellen mit großer Anzahl und jenen mit kleinerer Anzahl von Punkten zu unterscheiden. Sie können auch die NoData-Farbe so festlegen, dass sie hervorsticht. Suchen Sie nach Abweichungen in der Dichte und nach Datenlücken. Fragen Sie Ihren Anbieter um Rat, wenn Ihre Anzeige nicht korrekt scheint.

Im folgenden Bild sind Bereiche, in denen NoData vorhanden sind, schwarz gekennzeichnet, während die rot gekennzeichneten Gebiete solche Gebiete sind, bei denen die LIDAR-Referenzpunktdichte höher ist.