Классификация перекрытия - это общий шаг обработки данных лазерной аэрофотосъемки. Цель заключается в том, чтобы добиться относительно равномерного распределения точек, что позволит более эффективно и надежно выполнять последующие геометрические и статистические процессы.
При использовании лазерной аэрофотосъемки сбор данных обычно осуществляется самолетом, летящим по последовательным, параллельным траекториям. Вдоль каждой траектории собирается определенная полоса данных. Соседние полосы в той или иной степени пересекаются. Это сделано специально для обеспечения полноты покрытия, чтобы в данных не было пробелов и пропусков.
В областях перекрытия плотность точек в два раза выше, чем в областях без перекрытия.
Калибровка данных между траекториями полета не всегда идеальна. Это может привести к незначительному смещению высоты между траекториями полета. Смещение становится наиболее заметным в областях перекрытия ближе к краям траекторий полета. Даже при отличной калибровке большая плотность точек в областях перекрытия приводит к увеличению видимого шума. Это связано с тем, что точки расположены ближе друг к другу по x,y, но изменения высоты между соседними точками остаются постоянными (другими словами, одно и то же вертикальное смещение, обусловленное ограничениями по вертикальной точности, на меньшем расстоянии равно большему уклону). Поверхность, образованная в областях перекрытия, будет иметь большие средние уклоны, чем в областях без перекрытия.
Чтобы сделать плотность точек более равномерной и при этом минимизировать влияние шумов и проблем калибровки, можно исключить часть точек из области перекрытия. Это достигается с помощью классификации перекрытия. При этом классифицируется, или отмечается флагами, поднабор точек в областях перекрытия. Затем точки перекрытия могут быть исключены из последующих этапов классификации и анализа. Например, инструменты геообработки Классифицировать поверхность Земли LAS и Классифицировать здания в LAS автоматически исключают использование точек перекрытия.
Предварительные условия
Перед классификацией перекрытия необходимо выполнить следующие действия:
- ID источника точки используется для определения, к какой траектории полета относится данная точка. Эта информация должна быть задана для каждой точки, обычно это выполняет поставщик данных.
- Данные, полученные на разных траекториях полета, должны быть объединены в один набор смежных, не перекрывающихся листов. Для этого может быть использован инструмент геообработки Лист LAS.
- Данные должны быть в системе координат проекции. Если данные LAS находятся в географической системе координат, то их необходимо перепроецировать в систему координат проекции (СКП). Для проецирования данных можно использовать инструмент геообработки Извлечь данные LAS.
Анализ использования ID источника точки в данных LAS
При использовании инструмента геообработки Классифицировать перекрытие LAS предполагается, что ID источника точки для каждой точки установлен на номер трассы полета, с которой она взята. Такое назначение траектории полета является обычной практикой, применяемой большинством поставщиков данных. Однако в спецификации LAS нет четкого указания на это требование, и формулировка допускает интерпретации.
Для отображения точек, обозначенных ID источника точки, выполните следующие действия.
- Добавьте слой набора данных LAS на карту 2D или локальную сцену 3D.
- Откройте панель Символы для набора данных LAS.
- На вкладке Точки рядом с установленным флажком Нарисовать, используя выберите из ниспадающего списка пункт ID источника точки.
В верхней части панели Символы для набора данных LAS показаны точки, выбранные для отображения по ID источника точки.
Если в качестве ID источника точки задан номер траектории полета, то можно ожидать, что точки будут отображаться одним и тем же цветом для каждой полосы, причем полосы, как правило, ориентированы параллельно друг другу с некоторой степенью перекрытия между ними.
Инструмент Классифицировать перекрытие LAS
Инструмент геообработки Классифицировать перекрытие LAS разбивает точки на квадратные бины. Затем рассматривается ранг угла сканирования всех точек в каждом бине. Ранг угла сканирования - это угол сканирования точки относительно надира, непосредственно под самолетом и сканером. Значения находятся в диапазоне от -90 до 90 градусов. ID источника точки (ID траектории полета) для точки, ранг угла сканирования которой наиболее близок или равен 0,0, определяется как тот, что будет использоваться для классификации и анализа. Концепция следующая: точки, расположенные ближе к надиру, являются более точными, чем точки, расположенные к краю полосы обзора. Точки в бине, не принадлежащие выбранной траектории полета, классифицируются, или помечаются флагами, как точки перекрытия. Для файлов LAS версии 1.4, в которых обычно используются форматы точек 6-8, для достижения этой цели устанавливается бит флага перекрытия. Для других версий файлов LAS и форматов точек используется код класса перекрытия, равный 12.
На рисунке выше показана выборка бина перекрытия, по несколько метров в каждую сторону, из точек лидара. Синие точки относятся к одной траектории полета, оранжевые - к другой. Минимальный абсолютный угол сканирования для синих точек равен 5. Минимальный абсолютный угол сканирования для оранжевых точек равен 17. Синие, расположенные ближе к надиру, или 0, считаются более точными. Соответственно, оранжевые точки будут помечены как перекрывающиеся.
Параметр Расстояние выборки представляет собой размер бинов, используемых для разбиения точек. Бины представляют собой квадраты 2D, а расстояние выборки - это длина стороны бина.
Расстояние выборки должно быть как минимум в несколько раз больше номинального расстояния между точками. Оно может быть еще больше, если учесть, что его назначение - определять, данные какой траектории полета использовать для данной области. До нескольких метров - вполне приемлемо. После классификации точек перекрытия они могут быть исключены из отображения и последующего анализа с помощью фильтров. Щелкните правой кнопкой мыши соответствующий слой набора данных LAS на панели Содержание и выберите Свойства. На вкладке Фильтр LAS под Флаги классификации снимите отметку Наложение.
Настройки фильтра точек для включения и отключения точек перекрытия доступны в свойствах набора данных LAS. Приведенное выше изображение относится к файлам LAS версии 1.4, в которых вместо кода класса перекрытия используется флаг класса перекрытия.
При визуализации данных LAS с использованием ID источника точки после фильтрации классифицированных точек можно увидеть четкую границу между траекториями полета, как показано на изображениях ниже. На первом изображении показаны точки с перекрытием, на втором - без перекрытия.
Выявление перекрытий с целью их исключения позволит получить более согласованную плотность точек и может улучшить результаты последующих операций, таких как классификация поверхности Земли, классификация зданий и создание ЦМР.