了解重叠分类

重叠分类是航空激光雷达数据的常用处理步骤。 其目的在于实现相对均匀的点分布,以使后续的几何和统计过程更加高效和可靠。

使用航空激光雷达时,通常由飞机沿着连续的平行路径采集数据。 将沿着每条路径采集一条数据带。 相邻数据带会有一定程度的重叠。 这是有意为之的,目的在于确保完整的覆盖范围,以防数据中存在间隙或空白。

在重叠区域内,点密度是非重叠区域的两倍。

飞行路径之间的点密度变化
显示重叠和非重叠区域内的点密度变化。 有三条东西向的飞行路径,其中有两条重叠区域。

飞行路径之间的数据校准并不总是完美的。 这可能导致飞行路径之间存在轻微的高度偏移。 这种偏移在飞行路径的边缘附近最为明显。 即使进行了出色的校准,重叠区域内点的密度较高实际上也会导致更明显的噪点。 这是因为点在 x,y 方向上更加接近,但相邻点之间的高度变化保持不变(换言之,由于垂直精度的限制,同一垂直位移在较短的距离内意味着较大的坡度)。 重叠区域内形成的表面平均坡度将大于非重叠区域内形成的表面。

具有重叠区域的坡度表面
根据坡度符号化的全分辨率表面显示图像下半部分的重叠区域内有更多噪点。

为了使点密度更加一致,同时最大程度降低噪点和校准问题的影响,您可以从重叠区域中排除一些点。 可以通过重叠分类来实现这一点。 该操作会对重叠区域内的一部分点进行分类和标记。 然后,即可将重叠点从后续的分类和分析步骤中排除。 例如,分类 LAS 地面分类 LAS 建筑物地理处理工具在运行时会自动排除重叠点。

先决条件

在执行重叠分类之前,需要满足以下条件:

  • 需要使用点源 ID 识别点所属的飞行路径。 该信息应该分配至每个点,这一操作通常由数据提供者完成。
  • 来自不同飞行路径的数据应合并并拼接成一组连续且不重叠的切片。 切片 LAS 地理处理工具可用于执行此操作。
  • 数据必须位于投影坐标系中。 如果 LAS 数据位于地理坐标系中,则其必须被重新投影到投影坐标系中。 提取 LAS 地理处理工具可用于投影数据。

查看 LAS 数据中点源 ID 的使用

使用分类 LAS 叠加地理处理工具时,将假定每个点的点源 ID 均设置为其所属的飞行路径的编号。 飞行路径分配是大多数数据提供者的常见做法。 但是,LAS 规范并未明确将此操作指定为要求,并且相关规范有很大的解释空间。

要显示按源 ID 符号化的点,请完成下方的步骤。

  1. 将 LAS 数据集图层添加到 2D 地图或 3D 局部场景。
  2. 打开 LAS 数据集图层的符号系统窗格。
  3. 选项卡上选中的绘制工具复选框旁边,从下拉列表中选择点源 ID

    LAS 数据集图层的“符号系统”窗格
    显示 LAS 数据集“符号系统”窗格的上方部分,其中包含已选择的要按点源 ID 显示的点。

当点源 ID 设置为飞行路径编号时,您希望每个数据带中的点以相同颜色显示,并且数据带总体上相互平行,其间至少有一定程度的重叠。

按点源 ID 符号化的点
显示按点源 ID 符号化的点。

分类 LAS 重叠工具

分类 LAS 重叠地理处理工具会将点划分至正方形的图格。 然后,工具会检查每个图格中所有点的扫描角度等级。 扫描角度等级是点相对于像底点(位于飞机和扫描仪正下方)的扫描角度。 值介于 -90 到 90 度之间。 对于扫描角度等级最接近或等于 0.0 的点,其点源 ID(飞行路径 ID)将被确定为用于分类和分析的点源 ID。 其原理是更接近像底点的点比靠近数据带边缘的点更加精确。 图格中不属于所选飞行路径的点将被分类或标记为重叠点。 对于通常使用点格式为 6-8 的 LAS 1.4 版本文件,会设置一个重叠标记位来存储此信息。 对于其他 LAS 文件版本和点格式,将使用重叠类代码 12。

重叠图格采样

下图显示了激光雷达点的一个采样图格,每条边约为数米。 蓝色点属于一条飞行路径;橙色点属于另一条飞行路径。 蓝色点的最小绝对扫描角度为 5。 橙色点的最小绝对扫描角度为 17。 蓝色点更接近于像底点或 0,因此被认为更加精确。 因此,橙色点将被标记为重叠。

“分类 LAS 重叠”工具对话框

采样距离参数表示用于划分点的图格的大小。 图格是 2D 正方形,采样距离是图格的边长。

您提供的采样距离至少应是标称点间距的数倍。 考虑到其用途是确定要为给定区域使用哪个飞行路径的数据,其值甚至可以更大。 合理的距离值最高可达数米。 对重叠点进行分类后,即可将其过滤掉以在显示或后续分析中排除这些点。 右键单击内容窗格中的 LAS 数据集图层,然后选择属性。 在 LAS 过滤器选项卡上的分类标记下,取消选中重叠

“LAS 数据集图层属性”对话框

可通过 LAS 数据集属性访问用于打开或关闭重叠点的点过滤器设置。 上图对应于 LAS 1.4 版本文件,其中使用了重叠类标记而非重叠类代码。

当您在过滤出已分类点后使用点源 ID 可视化 LAS 数据,您将看到飞行线之间有一个清晰的边界,如下图所示。 第一个图像显示了存在重叠的点,第二个图像显示了无重叠的点。

重叠点
没有重叠区域的点

识别并排除重叠可以得到更加一致的点密度,从而优化后续地面分类、建筑物分类和 DEM 生成等操作的结果。

相关主题