Растровые модели высот – один из основных типов ГИС-данных. Они могут использоваться различными способами для визуализации и анализа и удобны для обмена с другими пользователями.
Данные бортового лидара, хранящиеся в файлах LAS, позволяют создавать высококачественные модели рельефа. С помощью лидара могут быть созданы две модели высот: одна с использованием самых высоких точек отраженного сигнала лидара, а другая - точек земной поверхности. Поверхность самого высокого отраженного сигнала формирует модель поверхности по уровню крон деревьев и строений и обычно называется цифровой моделью местности (ЦММ). Поверхность земли содержит только высоты непосредственно земной поверхности и называется цифровой моделью рельефа (ЦМР или DEM).
Эти модели поверхности имеют множество применений в ГИС, в том числе для того, чтобы помочь понять изменение поверхности с течением времени, смоделировать поток воды для гидрологии, визуализировать модель поверхности в 3D, понять последствия перемещения суши, выполнить анализ видимости или провести анализ насыпей и выемок.
На следующих рисунках показаны гипсометрические изображения поверхности самого высокого отраженного сигнала, или ЦММ, слева и модель поверхности земли, или ЦМР, справа.
Набор данных LAS
Набор данных LAS ссылается на коллекцию файлов облака точек LAS (.las) и дополнительные ограничения поверхности. Набор данных LAS может быть визуализирован в виде точек или в виде модели поверхности TIN. Наборы данных LAS сохраняются в виде файлов с расширением .lasd. Ограничениями поверхности являются линии разломов, полигональные водные объекты, границы областей или любые другие типы объектов поверхности, включенных в набор данных LAS. Эти объекты применяются при отображении набора данных LAS в виде модели TIN и при использовании для создания растровой модели поверхности ЦМР.
Существует два способа создать набор данных LAS в ArcGIS Pro: либо с помощью инструмента геообработки Создать набор данных LAS, либо с использованием панели Каталог. После создания набора данных LAS вы можете визуализировать облако точек, добавив слой на карту или сцену.
Точки из файлов LAS обычно классифицируются по различным географическим объектам. Наиболее распространенная классификация - точки на поверхности земли. Вы можете задать фильтры точек на вкладке Фильтр диалогового окна Свойства слоя набора данных LAS. Свойства фильтра имеют важное значение, поскольку определяют, какие точки файлов LAS будут обрабатываться. Ни ЦМР, ни ЦММ не создаются на основе всех точек, точки необходимо отфильтровать. Например, когда вы фильтруете точки так, чтобы в ArcGIS Pro отображались только наземные точки, результирующим растром будет ЦМР.
Рекомендации
Перед созданием ЦМР или ЦММ с помощью бортового лидара следует учитывать следующее:
Экстент покрытия
Учет экстента и размера области, которую вы создаете, поможет определить, следует ли создавать один растр или коллекцию растров, возможно, хранящихся в наборе данных мозаики. А это зависит от того, как вы планируете использовать растр: в целях анализа, отображения и совместного использования или распространения данных. Кроме того, учитывайте объем имеющихся у вас лидарных данных. Попытка обработать облако точек по всему штату как один набор данных возможна, но, скорее всего, займет много времени и ограничит ресурсы компьютера. В этом случае вам придется создавать несколько растров для ваших лидарных данных, так что задумайтесь о разбиении на части процесса обработки. Например, разделите обработку таким образом, чтобы объем отдельного набора данных LAS не превышал 10 миллиардов точек. Но не только этим вызвана необходимость работать с наборами данных адекватных размеров. Она обусловлена также более короткой длительностью обработки каждого такого набора данных. Как правило, данные бортового лидара разбиваются на листы по линиям полета в соответствии с управляемым размером листов. Если вы работаете с данными на линиях полета, рассмотрите возможность использования инструмента геообработки Листы LAS для разбиения данных лидара на листы. Вы также можете принять во внимание желательное количество строк и столбцов выходного растра. Например, разделите свой набор данных на несколько растров, если у вас более 10 000 строк или столбцов, эти наборы листов растров затем можно использовать для построения набора данных мозаики.
Желательная плотность точек
Наличие постоянной плотности точек или уменьшение избыточной выборки в файлах лидара поможет устранить шум в выходных растрах и повысить производительность. Плотность точек должна влиять на размер выходной ячейки выходного растра. Размер ячейки ЦМР/ЦММ не должен быть меньше среднего расстояния между точками в наборе лидарных данных. Вы можете найти среднее расстояние между точками в диалоговом окне Свойства набора данных LAS.
При сборе лидарных данных между линиями полета должно быть определенное перекрытие, чтобы не было пропущено ни одной области. Эти области перекрытия часто приводят к небольшим смещениям по высоте между траекториями полета, которые становятся наиболее заметными в областях перекрытия по направлению к краям траекторий полета. Вы можете исключить и переклассифицировать точки из областей перекрытия набора данных LAS, используя инструмент геообработки Классифицировать перекрытие LAS. Дополнительные сведения об исключении областей перекрытия см. в рабочем процессе Понимание классификации перекрытия.
Чтобы сделать плотность точек еще более согласованной в данных лидара с избыточной выборкой, рассмотрите возможность использования инструмента геообработки Проредить LAS. Используйте этот инструмент для излишне подробных данных LAS, например, для нескольких перекрывающихся лидарных сканирований, с целью оптимизации производительности отображения и ускорения операций анализа. Дополнительные сведения о прореживании и разбиении лидарных данных на листы см. в рабочем процессе Использование разбиения на листы и прореживания для оптимизации облаков точек.
Построение линии перегиба
Слой набора данных LAS может быть использован для управления объектами поверхностных ограничений, которые могут находиться в наборе данных LAS. Ограничения поверхности — это объекты поверхности, хранящиеся в классах объектов, которые обычно получаются с помощью методов дистанционного зондирования, например, фотограмметрии. Ограничения применяются при отображении или обработке набора данных LAS в виде триангуляционной поверхности. Использование ограничений, которые включают надлежащее разграничение водных объектов, таких как озера и реки, может быть полезным для гидрологических приложений, таких как управление поймами. Также полезно иметь границу исследуемой области для вывода определенной области, например водораздела.
Использование инструмента Набор данных LAS в растр
Используйте инструмент Набор данных LAS в растр, чтобы создать ЦМР или ЦММ.
Используйте слой набора данных LAS с заданными фильтрами в качестве входных данных для инструмента. Растеризация в инструменте Набор данных LAS в растр выполняется в основном за счет быстрого биннинга точек. Поскольку лидарные данные по сравнению с другими данными имеют очень высокую плотность, многие считают, что биннинга вполне достаточно, а потому отсутствует необходимость использовать более сложные методы интерполяции. Это в значительной степени соответствует действительности, особенно для данных первого отражения, где плотность точек примерно одинакова. Плотность точек для земной поверхности может быть различной, в зависимости от частоты и плотности расположения наземных объектов (растительности, строений). Для ЦМР рекомендуется триангуляция. Биннинг для ЦМР будет быстрее, но качество будет намного ниже. Данный инструмент позволяет с помощью интерполяции заполнять значениями пустоты (ячейки, для которых отсутствуют измерения).
- Добавьте слой набора данных LAS на карту 2D или локальную сцену 3D.
- Щелкните правой кнопкой мыши соответствующий слой набора данных LAS на панели Содержание и выберите Свойства.
Откроется диалоговое окно Свойства слоя, как показано на рисунке ниже.
- Щелкните Фильтр LAS и задайте свойства фильтра, которые будут использоваться для создания ЦМР или ЦММ.
- Щелкните Применить и OK, чтобы закрыть Свойства слоя.
- Щелкните Ограничения поверхности и задайте любые ограничения поверхности, которые будут использоваться для создания ЦМР или ЦММ.
Примечание:
Все типы линий прерывания поддерживаются и используются в методе триангуляционной интерполяции. При использовании метода интерполяции биннинга поддерживаются и используются только ограничения замены, стирания и вырезания.
- На панели Геообработка найдите инструмент геообработки Набор данных LAS в растр.
- В инструменте геообработки Набор данных LAS в растр добавьте набор данных LAS в качестве значения Входной набора данных LAS.
- Задайте значение Выходной растр.
- Задайте параметры интерполяции.
Примечание:
Биннинг позволит получить результаты быстрее. Использование типа присвоения ячеек Среднее лучше подходит для создания ЦМР по поверхности земли. Используйте опцию Максимум для смещения результата в область более высоких объектов при построении ЦММ. Используйте линейный метод, либо естественное соседство для Метода заполнения пустот. Интерполяция методом естественной окрестности занимает много времени. Однако созданная поверхность получается значительно более сглаженной, чем созданная методом линейной интерполяции. Этот алгоритм, кроме того, менее восприимчив к небольшим изменениям триангуляции. Методы интерполяции с триангуляцией вычисляют значения ячеек с использованием подхода, схожего с построением TIN, предоставляя также возможность ускорить обработку путем прореживания наборов данных LAS методом размера окна.
- Установите Тип выборки и Значение выборки.
Эти опции используются для определения разрешения выходного растра.
- Нажмите Запустить для запуска инструмента.
