В формате LAS информация о системе координат хранится внутри файла .las. Способ сохранения этой информации зависит от версии файла LAS и формата записи точек, которые являются свойствами, влияющими на атрибуты и значения, хранящиеся в файле .las. Текущие версии LAS - это 1.0, 1.1, 1.2, 1.3 и 1.4. Форматы записи точек, поддерживаемые каждой версией, представлены в следующей таблице:
В версии LAS с 1.0 по 1.3 система координат хранится с использованием тегов GeoTIFF, тогда как последняя версия 1.4 поддерживает как GeoTIFF, так и WKT. Стандарт метаданных GeoTIFF для информации о системе координат - это популярное соглашение, разработанное для географической привязки растра в формате TIFF. Поскольку LAS не является растровым форматом, для правильного позиционирования в реальном мире требуется только часть тегов GeoTIFF. В ArcGIS информация GeoTIFF интерпретируется с использованием библиотеки Geospatial Data Abstraction Library (GDAL), которая представляет собой библиотеку для чтения и записи различных форматов геопространственных данных. Стандарт WKT представляет собой текстовое описание пространственной привязки, которое было принято консорциумом Open Geospatial Consortium (OGC). Файлы LAS 1.4 с форматами точек 0-5 могут хранить пространственную привязку в виде GeoTIFF или WKT, в то время как более новые форматы точек 6-10 поддерживают только WKT.
Расположение информации о системе координат также отличается в разных версиях LAS. Каждый файл .las состоит из следующих элементов:
- Public Header Block
- Variable Length Records (VLR)
- Point Data Records
- Extended Variable Length Records (EVLR) - доступно только в LAS форматов 1.3 и 1.4
- В LAS 1.3 они доступны только для записи точечных данных в форматах 4 и 5 и предназначены для хранения пакетов волновых данных из исходной лидарной съемки.
- В LAS 1.4 они поддерживаются для всех форматов записи точечных данных, и EVLR может хранить широкий спектр информации.
В версиях LAS с 1.0 по 1.3 система координат хранится в части файла с записями переменной длины (VLR), которая расположена в начале двоичного файла и не может быть обновлена после его записи. В LAS 1.4 информация о системе координат может быть записана либо в VLR, либо в EVLR, и эта информация может быть обновлена путем записи новой системы координат в части EVLR и изменения исходной системы, чтобы показать, что она была заменена.
Система координат в наборе данных LAS по сравнению с отдельным файлом LAS
Набор данных LAS (*.lasd) может содержать ссылки на несколько файлов .las и .zlas для поддержки визуализации и обработки большой коллекции смежных файлов. Как правило, данные, используемые в одном наборе данных LAS, будут иметь одну и ту же систему координат, но файлы с разными системами координат также можно просматривать через набор данных LAS. Набор данных LAS имеет свою собственную систему координат, которая будет использоваться при обработке данных. Система координат набора данных LAS обычно определяется на основе первого входного файла .las или .zlas, который добавляется в него, но она может быть изменена во время создания набора данных LAS.
Если набор данных LAS является первым набором данных, добавляемым к карте или 3D-сцене, его пространственная привязка будет определять систему координат карты. Любой файл .las или .zlas, на который ссылается набор данных LAS, имеющий другую систему координат, будет перепроецирован на лету для отображения в системе координат карты. Когда набор данных LAS обрабатывается инструментом геообработки для создания производных продуктов данных, таких как растр высот, в качестве выходной системы координат по умолчанию будет использоваться пространственная привязка из набора данных LAS. Это также можно изменить с помощью параметра среды Выходная система координат.
Горизонтальные и вертикальные системы координат
Горизонтальная система координат определяет позиционирование данных LAS по x,y, а вертикальная система координат определяет их z-позиционирование. Наличие этой информации гарантирует точное позиционирование данных. Если в данных определена только горизонтальная система координат, единицы измерения z вычисляются из горизонтальной системы координат. Если для таких данных координаты x,y заданы в географической системе координат, то единицами измерения z считаются метры.
Перепроецирование файлов .las и .zlas
Инструмент Проецировать LAS можно использовать для перепроецирования одного или нескольких файлов .las и .zlas из одной системы координат в другую. Этот инструмент предоставляет простой способ выбора подходящего географического преобразования датума при преобразовании данных из одних датума в другой. Для выполнения вертикального преобразования датума необходимо установить пакет ArcGIS Coordinate Systems Data. Этот программный компонент предоставляется в виде отдельной программы установки, которую можно загрузить с вашей страницы "Мой Esri". Подробнее об установке файлов дополнительной системы координат см. здесь
Большинство инструментов геообработки, которые создают выходные файлы .las или .zlas, поддерживают перепроецирование данных с помощью параметров среды Выходная система координат и Географические преобразования. Использование таких инструментов вместо инструмента Проецировать LAS может помочь избежать создания ненужных промежуточных данных. Рассмотрите возможность перепроецирования ваших данных с помощью следующих инструментов, если вам необходимо использовать операции, описанные ниже:
- Проредить LAS - уменьшить плотность точек данных.
- Лист LAS - разделить облако точек на обычную схему листов.
- Извлечь LAS - вырезать и отфильтровать облако точек.
Общие проблемы с системами координат LAS
Стандарту American Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ASPRS) для формата LAS требуется, чтобы файлы .las содержали пространственную привязку. Однако это не всегда так. Данные LAS могут собираться в закрытых помещениях, где GPS-позиционирование невозможно. Облака точек, полученные с помощью фотограмметрических методов, также могут не иметь заданной пространственной привязки. Файлы формата LAS также могут содержать отсутствующую, неполную или неправильно определенную информацию о пространственных привязках, что приведет к их отображению в неправильном месте.
При просмотре свойств набора данных файлов .las или .zlas с отсутствующей или нераспознаваемой информацией о пространственной привязке, он отображается как имеющий неизвестную систему координат. Файлы формата LAS, которые используют теги GeoTIFF для хранения пространственной привязки, могут также отображаться как с GCS WGS84, хотя их информация о пространственной привязке записана частично, но неполная. Это связано с тем, как библиотека GDAL интерпретирует неполные данные пространственной привязки GeoTIFF.
Другая проблема, с которой можно столкнуться при работе с файлами .las, заключается в том, что данные могут казаться вытянутыми или сжатыми по z-измерению. Обычно это происходит, когда линейные единицы измерения, используемые для отображения данных, не совпадают с единицами измерения, в которых была собрана информация о высоте. Когда в наборе данных задана только система координат x,y, а система координат z отсутствует, для отображения информации о высоте используются линейные единицы измерения системы координат x,y. Когда такие данные перепроецируются между горизонтальными системами координат с разными единицами измерения, z-единицы измерения не преобразуются, поскольку они никогда не были заданы. Чтобы устранить искажения масштаба, возникающие в таком случае, необходимо задать правильную систему координат z.
Использование файлов .prj для исправления проблем с пространственной привязкой
В файлах ArcGIS Pro, .las или .zlas с отсутствующей или ошибочной пространственной привязкой система координат может быть задана вспомогательным файлом .prj. Этот вспомогательный файл находится в том же каталоге, что и файл .las или .zlas, и имеет то же базовое имя, но его расширение - .prj. Файл .prj хранит систему координат, используя соглашение WKT, и его наличие переопределяет информацию в файле .las или .zlas.
Вы можете создать файл .prj для отдельного файла .las или .zlas, используя инструмент геообработки Определить проекцию. Вы также можете создать файл .prj для коллекции файлов .las или .zlas, используя инструмент геообработки Создать набор данных LAS, задав желаемую пространственную привязку в параметре Система координат и указав, будет ли создан файл .prj для всех файлов или только для файлов, у которых отсутствует пространственная привязка.
Если данные LAS изначально имели географическую привязку, но информация о пространственной привязке, заложенная в файл, либо отсутствовала, либо была задана неправильно, будет достаточно создать файл .prj с правильной информацией для выравнивания данных в ArcGIS Pro. Если данные LAS никогда не имели географической привязки, можно использовать настраиваемую проекцию локальной карты для сдвига и поворота данных в плоскости x,y, чтобы они соответствовали своему реальному положению. Локальная проекция может быть полезна для данных, представляющих небольшую область проекта, например, здание или небольшой район. После того как набор данных был привязан к локальной проекции, он может быть перепроецирован в стандартную систему координат, которая распознается другими приложениями. Более подробно о локальной проекции.
Аналогично локальной проекции для горизонтального позиционирования, ArcGIS Pro также обеспечивает систему с неопределенной высотой для задания единиц измерения высоты в 3D-данных. Это позволяет исправить искажения в единицах измерения z, которые могут возникнуть при использовании данных с неопределенной системой z-координат и горизонтальной системой координат с несовпадающими линейными единицами измерения.
Если файлы .las или .zlas с пространственной привязкой, заданной в .prj, будут использоваться в сторонних приложениях, система координат в .prj может быть не распознана. Система координат в файле .prj, должна быть встроена в файлы .las или .zlas, чтобы другие приложения могли распознавать исправленную информацию. Вы можете использовать любой инструмент геообработки, который создает новые файлы .las, чтобы встроить эту информацию о координатах. В дополнение к вышеупомянутым инструментам, которые создают файлы в формате LAS, инструмент Конвертировать LAS также можно использовать для создания новых файлов LAS в другой версии LAS и в другом формате записи точек.