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。
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 地面和分类 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:
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。
- 将 LAS 数据集图层添加到 2D 地图或 3D 局部场景。
- 打开 LAS 数据集图层的符号系统窗格。
- 在点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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。