基于機載激光雷達技術的城市三維數據建設研究

　　建設數字三維城市是數字城市發展的重要組成部分，其充分展現了城市在規劃和建設過程中取得的成就，能夠更加高效的對城市空間進行開發與利用。在數字城市建設過程中利用機載激光雷達技術能夠獲取高精確度、高密度的點云數據，構成三維城市的基礎數據，快速的對城市建設的空間信息進行分析和測量，為三維城市的建立提供必要的數據支撐。機載激光雷達技術應用了計算機技術、定外技術和GPS導航技術，綜合了上述各個技術優點，具有操作簡單，作業效率高、精度高以及花費低廉和作業量小的特點，在測量領域有著廣泛的應用前景。 
　　1 技術流程分析 
　　城市三維建筑體模型生產流程主要包括了以下幾個方面，第一個是點云數據預處理和對點云的分類；第二是對測量到的原始圖像進行空間三維的加密處理，并形成數字正攝影像；最后一個是結合分類后的點云和正射影像制作出建筑體模型和數字高程模型。機載激光雷達數據處理流程見圖1： 
　　2 激光點云對數據的處理分析 
　　激光點云對數據的處理方法主要包括可以下幾個方面。第一，導航的運行軌跡線；第二，點云數據的解算；第三，在測量過程中由于系統電路會出現異常等情況；第四，點云數據的拼接和系統誤差的改正等；第五，對點云數據進行分割。第六，坐標系的轉變。測量完畢之后，在確定坐標過程中可以利用POS動態定位所確定的定位位置歸屬到WGS-84坐標系中，接下來的工作就是將上述坐標系中的數據轉換到地方坐標系中。在三維立體坐標向著平面坐標系統轉換過程中，可以可用測區均勻分布的已經存在的控制點解算坐標轉換為固定的參數，然后確定好坐標，而高程系統的轉換需要利用在測區實測水準點進行擬合轉變之后才能確定出來；最后，對階層式點云數據進行有效的分類。測量過程中點云的包括了很多種類。其主要主要內容包括了是地面點、低植被點、高植被點和城市的建筑點。在對這些點云進行分類過程中，主要采用了階層分類對策和人機結合的方式進行分類。對于第一種分類方式主要需要按照相應的層面過非地面點云進行過濾提出，最終提取光禿的地面，然后將地面中的點云分為地面點、非地面點和噪聲點。地面點分層完畢之后才能對非地面點進行進一步的分類和整理。在非地面點進行分類和整理過程中提取低植被點、高植被點和建筑物點。在對城市建筑進行測繪過程中，由于城市內部建筑物密集，點云數據存在相互交錯的現象。因此，在分類過程中很可能會出錯誤的分點的情況，這時就需要人工對這些存在錯誤的地方進行修改，保證分類結果的準確性。 
　　3 DEM的生成和建筑體框架模型的會制作 
　　首先，DEM的生成。DEM的生成主要包括了機載點云去噪，對地面點云的分類和整理，水域置平以及格網的插入等工作。DEM的生成過程中，其核心工作就是對地面點云數據的分類和整理，在分裂過程中主要會通過三維立體的渲染效果、正影射像和精細化的剖面圖輔助進行判斷；其次，建筑體框架模型的制作。建筑體框架模型的制作需要結合對地面點云分類后的數據、空間三維加密成果、原始航片、正影射像數據以及城市的圖形數據綜合進行判斷。第一步需要在相應的軟件系統中自動生成被測建筑物屋頂的面片模型，同時還要參考原始航片數據度面片的形態和相鄰的關系及時進行糾正，然后輸出建筑物體框架模型，然后將數據的框架模型導入到三維立體軟件中對框架模型進一步的進行優化和編輯，生成最終的框架模型。 
　　4 結語 
　　機載激光雷達技術的應用和發展為城市獲取高精度的空間信息提供了全新的技術手段，其在三維城市建設中的應用和發展有效的縮短了三維城市建設的時間，提高了建設的效率和質量，降低了測繪的成本，為在三維城市建設中廣泛的應用奠定了堅實的基礎。