Mam dane LiDAR - co teraz?

W interesującym artykule opublikowanym niedawno przez Davida McKittrick, gdzie mówi o konsekwencjach odpowiedniej wiedzy na temat technik związanych z pracą z LIDAR GIS i odnosząc się do globalnego Mapper jako narzędzie wsparcia w procesie przetwarzania danych uzyskanych.

Po przeczytaniu artykułu ściągnąłem na chwilę Global Mapper do gry i muszę przyznać, że zachowuje on tę praktyczność tego narzędzia, które znaliśmy iz którym bardzo praktyczne było tworzenie cyfrowych modeli terenu z plików tekstowych xyz. Dziś, gdy dostęp do danych LiDAR staje się znacznie tańszy, nie jest źle przyjrzeć się aspektom, które należy wziąć pod uwagę podczas pracy z nimi i wspomnieć, co robi dobrze Global Mapper. Że nalegam, zaskoczyło mnie to, co testowałem; Dzięki odnowionej twarzy program zachowuje tę prostotę otwierania danych i wyświetlania ich we wstępnie skonfigurowanych sugestiach.

Pewnego dnia, przy stole Geofumadas, widziałem w oczach Dona H -jeden z moich mentorów– niepokojący błysk w jego oczach na propozycję licytującego drona; była to aplikacja do aktualizacji danych katastralnych; Z wielkim smutkiem musiałem pobrać go z chmury i przypomnieć, że w większości krajów rozwijających się nie ma minimalnych warunków trwałości tych technologii; chociaż w końcu osiągnęliśmy konsensus co do tego, co jest możliwe w sposób funkcjonalny. Wtargnięcie tej techniki kilka lat temu wywołało ogromne emocje w niektórych podmiotach rządowych w Stanach Zjednoczonych, teraz przenosi się ją do innych krajów o kontekście latynoskim, w które może wejść chęć „jazdy na fali” zastosowania nowej technologii. , przechwytywanie danych, ale tak naprawdę nie wiedząc, co z nimi zrobić.

Jeśli weźmiemy pod uwagę koszt, jakiego wymaga użycie LiDAR w projekcie, zobaczymy, że jest to krytyczne, biorąc pod uwagę, co pociąga za sobą rozpoczęcie masowego gromadzenia danych (mówiąc konkretnie o „zbieraniu chmury punktów”); nawet uznając, że jego stosowanie zapewnia nam skuteczny efekt i dużą oszczędność czasu. Właściwie wykorzystywane dane LiDAR pozwalają nam postrzegać świat w sposób bardzo odmienny od tego, który osiągnęliśmy dzięki tradycyjnym praktykom mapowania. Teraz możesz uzyskać prawdziwą wizję, korzystając z formatów 3D, a także możesz wchodzić w interakcje z danymi, na podstawie których opracowywane są nowe techniki analizy.

Co to jest LiDAR

David bardzo trafnie mówi: "Dane LiDAR nie są produktem, ale surowcem"Który zakłada pierwszą kluczową koncepcję, naszym zdaniem, aby zrozumieć temat. W rzeczywistości uzyskanie danych jest wkładem, który umożliwi nam, po prawidłowym przetworzeniu, uzyskanie różnych modeli trójwymiarowych.

Aby jednak było jaśniej, musimy cofnąć się i pamiętać o podstawowej strukturze i charakterystyce danych LiDAR. LiDAR (skrót od Light and Range Detection) to wektorowy format punktów 3D. Każdy plik lub zestaw danych LiDAR zazwyczaj zawiera miliony, a nawet miliardy blisko rozmieszczonych i losowo rozmieszczonych punktów. Bliskość odstępów między nimi zależy od sposobu pozyskania danych.

Publicznie udostępnione dane z LiDAR zostały zebrane, głównie za pośrednictwem platformy powietrznej, stosującej laserową technologię transmisji i odbioru, w połączeniu z precyzyjnymi systemami pozycjonowania i nawigacji. W każdym punkcie przypisywana jest wartość x, y, z pochodząca z obliczonej różnicy czasu pomiędzy transmisją i odbieraniem odbitego impulsu laserowego.

Samolot, który leci powoli, utworzy obłok punktów większych niż jeden latający szybciej na wyższej wysokości. W zależności od czujnika używanego przez samolot lub dron i sposobu przetwarzania danych, jako dodatkowe atrybuty dla wizualizacji i analizy można zaliczyć wartość koloru, natężenie odbicia i liczbę zwracanych impulsów na impuls.

Co można zrobić z danymi LiDAR

Jako usunąć dane LiDAR ulega transformacji, która staje się zasadniczo modelu 3D, mów generowanie cyfrowego modelu (DEM) i ustawienie / automatyczne pobieranie wektora obiektów 3D pochodne wzory geometryczne matrycy punkty. Możliwe jest również, zmieniając reprezentację chmury punktów, w celu uzyskania istotnych informacji, reprezentujących różne rodzaje powierzchni, elewacja punktu w stosunku do ziemi, albo zmiana gęstości punktów, wśród innych funkcji.

Edycja i filtrowanie danych LiDAR

Bardzo często jest, że otrzymane pliki danych zawierają znacznie więcej punktów niż to konieczne. Dlatego przed zastosowaniem procesu filtrowania do chmury punktowej lepiej jest przeanalizować metadane warstwy. Otrzymane podsumowanie statystyczne dostarczy niezbędnych informacji na temat charakterystyki chmury, co sugeruje odpowiednie podejmowanie decyzji w procesie filtrowania.

Poprawa jakości danych LiDAR

Po usunięciu punktów nie jest wymagane, następnym krokiem jest wykrycie i przeklasyfikowanie tych punktów lądowych, które początkowo nie zostały sklasyfikowane. To znaczy, musimy dostroić datę. To bardzo ważne, aby wygenerować dobrą rozdzielczość DEM.
Tutaj rozważamy, czy jesteśmy w stanie przeprowadzić odpowiedni proces filtrowania danych i następnie przeklasyfikować je. Oba pozornie mechaniczne procedury mają kluczowe znaczenie w wynikach.

Na tym Global Mapper naprawdę radzi sobie bardzo dobrze. Przynajmniej na etapie edycji i filtrowania. A jednak należy wziąć pod uwagę, że eliminując punkty powodujące hałas, istnieją dane klasyfikowane jako powierzchnie, które niekoniecznie są przydatne. Za pomocą Global Mapper można przeprowadzić odpowiednią eliminację nie tylko punktów, które znajdują się poza zasięgiem geograficznym obszaru projektu, ale także tych, które nie są wymagane ze względu na swoją specyfikę, ponieważ aplikacja posiada liczne opcje filtrowania.
Teraz porozmawiajmy o dostrojeniu daty. Mapper globalny zawiera kilka zintegrowanych procedur, z którymi dane są automatycznie klasyfikowane i punkty początkowy, które nie zostały przeklasyfikowane początkowo, unikając utraty potencjalnie użytecznych danych. Zwiększa to względny odsetek punktów, które można wykorzystać do utworzenia DEM wysokiej rozdzielczości.

Przykład, który pracowałem z danymi przed i po huragan; zdecydowanie bez posiadania wizzarda, oprogramowanie niemal zaproponowało funkcjonalności w przepływie pracy, aby uzyskać, modelować, filtrować, generować nowy model.

Inne automatyczne procedury klasyfikacji mogą wykrywać i przeklasyfikować budynki, drzewa i kable użytkowe, co stanowi pierwszy krok w procesie wydobywania.

Utworzenie modelu wzniosu

Aby przeprowadzić procedury analizy 3D, w większości przypadków chmura punktowa LiDAR musi być skuteczną daną. Używamy tak zwanego procesu "kratowego", w którym wartość podstawową dla każdego punktu w tablicy (zwykle wartość wysokości) jest wykorzystywana jako podstawa do generowania stałego modelu 3D. Model ten może reprezentować tylko teren (cyfrowy model terenu) lub powierzchnię nad ziemią, na przykład pokrywę lasu (cyfrowy model powierzchni). Rozróżnienie między tymi dwoma wynika z filtrowania i selekcji punktów, które są używane do wygenerowania powierzchni.

Jeśli uważamy, że większość użytkowników LiDAR, głównym celem jest generowanie DTM (Digital Terrain Model), Global Mapper oferuje wystarczającą kolekcję narzędzi do analizy terenów, w tym obliczeń objętościowych; optymalizacja cięcia i napełniania; generowanie linii konturowych; wydzielenie wodonośne; analiza linii widzenia.

Wyodrębnianie atrybutów

Możliwość generowania większej dostępności danych z gęstszej chmury punktów wyznacza nową ścieżkę w kierunku nowego sposobu przetwarzania danych LiDAR. Analiza wzorców w strukturze geometrycznej sąsiednich punktów może prowadzić do wyznaczenia skonstruowanych modeli, przedstawionych jako trójwymiarowe wielokąty; linie lub kable energetyczne naziemne, przedstawiane jako linie trójwymiarowe; a także drzewiastych, wywodzących się ze zbiorczej struktury punktów zaliczanych do roślinności podwyższonej. Narzędzia do wyciągania wektorów Global Mapper zawierają także opcję wydobywania niestandardowego, z którą mogą być generowane linie i wielokąty 3D po serii widoków profilu, które są prostopadłe do predefiniowanej ścieżki. To narzędzie może być użyte do stworzenia dokładnego trójwymiarowego modelu dowolnej wydłużonej struktury, na przykład krawędzi chodnika na ulicy.

Wniosek Davida jest oczywisty. Posiadanie danych to nie wszystko podczas pracy z LiDAR; Posiadanie narzędzia, za pomocą którego można je w praktyczny sposób przetwarzać, zwiększa wykorzystanie tej technologii.

Ciekawe, że ostatni raz widziałem tę aplikację w 2011, z wersją 11. Pracowałem już z LiDAR, ale było to trochę przygnębiające w zużyciu zasobów, przestałem widzieć to z Wersja 13 gdzie ta umiejętność trochę się poprawiła. To kwestia pobrania i przetestowania, ponieważ ta wersja 18 wydaje mi się jedną z najlepszych tanich alternatyw oprogramowania, która robi prawie wszystko, co może być wymagane do obsługi danych LiDAR.

ir Mapper globalny