オーバーラップ分類は、航空 LIDAR の一般的な処理ステップです。 その目的は、比較的均一なポイント分布を達成して、それ以降のジオメトリック プロセスと統計的プロセスを一層効率的かつ確実に実行できるようにすることです。
航空 LIDAR では、コレクションは通常、連続的で平行なパスで飛行する飛行機によって収集されます。 各パス沿いに、データの帯が収集されます。 隣接する帯は、ある程度オーバーラップします。 これは、完全なカバーエリアを保証して、データ内にギャップ (または祝日) がないようにするために意図的に行われています。
オーバーラップしているエリア内のポイント密度は、オーバーラップしていないエリアの 2 倍の密度になります。
フライト パス間のデータのキャリブレーションは必ずしも完全であるとは限りません。 このため、フライト パス間にわずかな高さのオフセットが生じます。 このオフセットは、フライト パスの端に向かってオーバーラップするエリアで最も顕著になります。 非常に良好なキャリブレーションであっても、オーバーラップ エリア内のポイント密度が効率的に高くなるほど、ノイズがより明らかになります。 これは、ポイントは XY 方向に一層近づきますが、隣接するポイント間の高さの変動が一定のままであるためです (言い換えると、垂直精度の制限により、同じ垂直移動は距離が短くなるほど、傾斜角度が大きくなります)。 オーバーラップしたエリアに形成されるサーフェスは、オーバーラップしていないエリアに形成されるサーフェスよりも平均傾斜角が大きくなります。
ポイント密度の均一性を高めるには、ノイズとキャリブレーションの問題の影響を最小限に抑えながら、オーバーラップしたエリアからいくつかのポイントを除外します。 これは、オーバーラップ分類によって実現されます。 これにより、オーバーラップ エリア内にあるポイントのサブセットが分類 (またはフラグ付け) されます。 その後、オーバーラップ ポイントが以降の分類および解析ステップから除外されます。 たとえば、[LAS の地表分類 (Classify LAS Ground)] ジオプロセシング ツールと [LAS の建物分類 (Classify LAS Building)] ジオプロセシング ツールでは、オーバーラップ ポイントの使用が自動的に除外されます。
前提条件
オーバーラップの分類には以下が必要です。
- ポイントが属するフライト パスを特定するために、ポイント ソース ID が使用されます。 この情報は、ポイントごとに割り当てられる必要があり、通常はデータ プロバイダーが割り当てを行います。
- 異なるフライト パスのデータは、重なり合わない、連続する 1 セットのタイルにマージしてタイル化する必要があります。 これには、[LAS タイルの作成 (Tile LAS)] ジオプロセシング ツールを使用できます。
- データは投影座標系でなければなりません。 LAS データで地理座標系が使用されている場合、投影座標系に再投影する必要があります。 [LAS の抽出 (Extract LAS)] ジオプロセシング ツールを使用して、データを投影できます。
LAS データのポイント ソース ID の使用を確認
[LAS オーバーラップの分類 (Classify LAS Overlap)] ジオプロセシング ツールの使用時には、各ポイントのポイント ソース ID が元のフライト パスの番号に設定されていることを前提にしています。 このフライト パスの割り当ては、ほとんどのデータ プロバイダーによって行われる一般的な方法です。 ただし、LAS 仕様ではこれが要件であることが明記されておらず、その文言はさまざまな解釈が可能です。
ソース ID でシンボル表示されたポイントを表示するには、次の手順を実行します。
- LAS データセット レイヤーを 2D マップまたは 3D ローカル シーンに追加します。
- LAS データセット レイヤーの [シンボル] ウィンドウを開きます。
- [ポイント] タブで、オンになっている [次を使用して描画] チェックボックスの横にあるドロップダウン リストから [ポイント ソース ID] を選択します。
ポイント ソース ID で表示されるポイントが選択された LAS データセットのシンボル ウィンドウの上部。
ポイント ソース ID がフライト パス番号に設定されている場合、ポイントは帯ごとに同じ色で表示され、一般的に、互いに平行方向を向いている帯は少なくともある程度オーバーラップしていると予想されます。
LAS オーバーラップの分類 (Classify LAS Overlap) ツール
[LAS オーバーラップの分類 (Classify LAS Overlap)] ジオプロセシング ツールは、ポイントを四角形のビンに分割します。 次に、各ビン内のすべてのポイントについてスキャン角度ランクを調べます。 スキャン角度ランクは、天底 (飛行機とスキャナーの直下) を基準とするポイントのスキャン角度です。 値の範囲は -90 ～ 90 度です。 スキャン角度ランクが 0.0 に最も近いまたは等しいポイントのポイント ソース ID (フライト パス ID) は、分類と解析に使用される ID と識別されます。 その概念は、天底に近いポイントほど、帯の端方向のポイントよりも正確であるということです。 選択したフライト パスに属していないビン内のポイントがオーバーラップ ポイントとして分類 (またはフラグ付け) されます。 通常ポイント形式 6 ～ 8 を使用する LAS バージョン 1.4 ファイルでは、オーバーラップ フラグ ビットを設定して、これを実現します。 他の LAS ファイル バージョンとポイント形式では、オーバーラップ クラス コード 12 が使用されます。
上の図は、LIDAR ポイントのサンプル ビン (一辺が数メートル) を示しています。 青色のポイントはフライト パスに属し、オレンジ色のポイントは他に属します。 青色のポイントの最小スキャン絶対角度は 5 です。 オレンジ色のポイントの最小スキャン絶対角度は 17 です。 青色は、天底 (または 0) に近いほど精度が高いと見なせます。 したがって、オレンジ色のポイントはオーバーラップとしてフラグ付けされます。
[サンプリング距離] パラメーターは、ポイントの分割に使用されるビンのサイズを表します。 ビンは 2D の四角形で、サンプリング距離はビンの辺の長さです。
指定するサンプリング距離は、少なくとも名目ポイント間隔の数倍である必要があります。 さらに長くすることができますが、指定したエリアに使用するフライト パスのデータを決めることが目的であることを考慮します。 数メートルくらいが妥当です。 分類されたオーバーラップ ポイントは、フィルタリングすることで表示およびそれ以降の解析から除外できます。 [コンテンツ] ウィンドウで LAS データセット レイヤーを右クリックし、[プロパティ] を選択します。 [LAS フィルター] タブの [分類フラグ] で、[オーバーラップ] をオフにします。
オーバーラップ ポイントのオン/オフを切り替えるためのポイント フィルター設定は、LAS データセット プロパティから利用できます。 上の図は、オーバーラップ クラス コードの代わりにオーバーラップ クラス フラグが使用されている LAS バージョン 1.4 ファイルの図です。
分類されたポイントをフィルタリングした後でポイント ソース ID を使用して LAS データを視覚化すると、下図のように、クリーンなフライト ライン間の境界が表示されます。 最初の画像はオーバーラップがあるポイントを示し、2 番目の画像はオーバーラップがないポイントを示しています。
オーバーラップを指定して除外すると、ポイント密度の均一性が高まり、地表分類、建物の分類、DEM 作成など、それ以降の操作の結果を改善することができます。