评估激光雷达的覆盖范围和采样密度
在涉及激光雷达数据处理的工作流中,确保数据涵盖范围和采样密度为常见 QA/QC 任务。在早期确定潜在问题更容易减轻数据缺陷带来的不利影响。可使用 LAS 数据集以及两个地理处理工具(点文件信息和用作栅格数据的 LAS 点统计)来执行此操作。
LAS 数据集
各激光雷达投影的数据通常可拆分至分块 LAS 文件的集合。进行此操作是为了方便处理,并将文件大小保持在合理限制内。遗憾的是,这会给正在处理其中某个投影的人造成麻烦。通过允许参考投影的 LAS 文件集合并将它们作为整体进行操作,LAS 数据集可有所帮助。使用创建 LAS 数据集地理处理工具来创建 LAS 数据集。
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创建 LAS 数据集工具提供计算统计数据的选项。如果不指定此选项,可快速创建 LAS 数据集,因为仅需读取参考 LAS 文件的文件头记录。计算统计数据需要对参考 LAS 文件进行全面扫描。计算统计数据所用的时间对应于 LAS 文件中的点数,但会产生更多的信息。因此,强烈建议您收集统计数据。
创建 LAS 数据集后,从目录 窗口中打开 LAS 数据集属性 对话框。此对话框报告了有关 LAS 数据集(作为整体)的信息以及有关参与此数据集的特定 LAS 文件的详细信息。转至此对话框的 LAS 文件选项卡。
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在 LAS 文件选项卡的中间部分查找点间距列。这是每个文件的估计点间距(即回波间距)。此间距以源数据的 x,y 单位进行报告。如果在创建 LAS 数据集时计算统计数据,评估将更加精确。
点间距与点密度不同。点间距 (PS) 被定义为每个点的线性单位,而点密度则被定义为每平方单位面积中的点数。要将点间距转换为点密度,请使用如下公式:PD = 1/(PS)^2。点密度较高即意味着点间距值较小。

- 由于单个激光脉冲可产生多个回波,所以回波间距可能比脉冲间距稍微紧密一些。
- 要获取除其他统计信息以外的 LAS 文件范围信息,请使用点文件信息地理处理工具。
点文件信息
点文件信息工具报告点数据文件(LAS 和 ASCII 格式)的基本统计数据信息和范围信息,在 QA/QC 流程中很有用。您可以使用其输出结果检查点密度、Z 范围、总点数和输入文件的地理配准信息以及 LAS 文件的分类信息。给定某个文件夹后,工具将读取其中所有具有指定后缀的文件。
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点文件信息报告的点间距是一个近似值,该值通过文件空间范围的面积除以文件中的点总数得到。当数据在整个文件中均匀分布时,报告的值最可靠,但是当数据不规则分布时,报告的结果则不可靠。在此情况下,如果在查看文件集合的趋势时将所报告的点间距作为汇总,则会更有意义。但是,该工具提供一个选项针对 LAS 文件利用经过改进的点间距估算,以便减轻由不规则数据分布引起的高估。
使用分级色带对输出要素中的点间距字段进行符号化,这个过程能够在数据收集中提供非常有用的趋势预览功能。在下图中,LAS 范围面就是用这种方式进行符号化,其中以红色进行符号化的面具有较高的点密度。
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您还可以查看激光雷达点的分类,这通常由激光雷达数据提供程序执行。该分类用于区分地面回波和非地面回波,并使用 LAS 文件中的类代码保留。按类代码汇总选项为 LAS 文件中的每个类代码创建唯一的要素。这提供了一种用来检查每个 LAS 文件中的类代码和与每个类代码相关联的对应点信息的方法。专门检查指定点类的 z 范围会提供比分析中包含其他类别时(如代表噪点的类别 7)更精确的数据表示。
假设点文件信息检查过程已确定数据可接受,则下一步应使用用作栅格数据的 LAS 点统计地理处理工具来获取更全面的点分布情况。
用作栅格数据的 LAS 点统计
用作栅格数据的 LAS 点统计地理处理工具允许您查看不同激光雷达点度量的空间分布。其通过表征散落在输出栅格中每个像元的点来执行此操作。有多种表征点的方式可供选择:
- 脉冲计数
- 回波计数
- 主回波计数
- 最大回波
- 主类
- 强度范围
- Z 范围
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为便于评估点覆盖范围和密度,应选择脉冲计数这一选项。其将落在像元中的最后的回波数分配为像元值。首先,输入数据集,然后选择 PULSE_COUNT 作为方法。为便于采样,可选择 CELLSIZE。您可能会认为平均点间距是非常适合输出栅格的像元大小,但是,由于激光雷达点之间的间距不均等,因此这样通常会导致过多的空(或 NoData)像元。而且,可能会造成输出栅格过大。因此,选择像元大小时,最好使其既能比平均点间距大几倍,又足够小,以便能确定间隙或空白,从而可做进一步的调查。比较合理的大小应为点间距的四倍。举例来说,如果采样数据为 1 米,且像元大小设为 4,则每个像元平均可有 16 个脉冲。
还可为不同类型的点评估密度。尽管多数情况下您可能只是检查所有回波的密度,但查看落入某一特定类中的回波也会非常有用。例如,查看地面点的脉冲计数可让您了解植被覆盖区域内的地面穿透度。通过在 LAS 数据集图层的过滤器选项卡上设置过滤条件,可控制所使用的点。此工具支持在图层上设置的点过滤器属性。如果使用的是数据集(而非图层),则无过滤。
待栅格创建完毕后,在 ArcMap 中进行查看。使用色带渲染器来显示,以便可很容易地区分数量较大的像元和数量较小的像元。还可以将 NoData 设置为比较突出的颜色。检查密度和数据空白中是否有差异。如存有任何疑问,请联系您的供应商进行咨询。
在下图中,黑色区域表示 NoData 区域,而红色区域则表示激光雷达采样密度较高的区域。
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