点云分类作业指导书.docx

点云分类作业指导书

1 目的：
对经预处理合格后的LIDAR点云成果数据进行精细分类，为下一步DEM数据的生产提供高精度的数据成果，使之能够在相应的领域广泛应用，并保证最终产品达到相应的精度要求
2 适用范围：
本指导书适用于激光扫描点云数据的编辑及DEM生产的工作。
3 职责：
本指导书除特别说明的责任人外，由数据产品工程师负责
4 工作内容：
4.1 制定生产方案
4.1.1 确定方案制定的基本原则和执行的依据
4.1.2 确定测区范围及测区工作量情况
4.1.3 确定待生产数据的具体类型及作业的难易程度情况
4.1.4 确定DEM生产的技术要求
4.1.5 确定成果的质量检查和验收的相应要求
4.1.6 提交成果的数据形式和成果资料的内容
4.1.7 其它需要在方案里确定和解释说明的内容
4.1.8 DEM生产方案由技术总监审定
4.2 根据工程需要确定是否转包
4.2.1 确定转包费用
4.2.2 考查、选择承包方
4.2.3 按分包方控制程序要求评审转包合同和技术设计书
4.2.4 如确定转包，则由转包方完成后续工作，成果验收合格后，DEM生产工作结束。
4.2.5 如不转包，则进入以下流程
4.3 点云分类工作作业流程
4.4 根据项目要求及测区情况确定需投入的设备及人员安排
4.5 根据项目方案，结合测区具体情况开展项目培训工作
4.6 生产开展前的准备工作：数据整理，结合表制作
4.7 生产过程指导
4.7.1噪音点滤除
将明显低于地面的点或点群（低点）和明显高于地表的点或点群（空中点）定义为噪音点。在进行地面分类之前，应首先将这类点分离出来。
4.7.2点云自动分类
4.7.2.1提取地面点云
裸露地表处有且只有一次回波，此次回波对应的反射点即为地面点，植被覆盖区域可能对应多次回波，正常的地面点是最后一次回波对应的反射点，相对于地物点，地面点的高程是最低的。从较低的激光点中提取初始地表面；给予初始地表面，设置地面坡度阈值进行迭代计算，直至找到合理的地面。
4.7.2.2其他算法
利用基于反射强度、回波次数、地物形状等算法或算法组合，对点云进行自动分类。
4.7.3人工编辑分类
人工编辑分类主要包括：
(a 对高程突变的区域，调整参数或算法，重新进行小面积的半自动分类。
(b 采用人机交互的方式，对分类错误的点进行重新分类。不建议大面积采取这种方式
4.7.4特殊地形的处理原则
4.7.4.1居民地
1、 根据地形制做一个或多个宏命令，宏命令的要求是在保证地形完整的前提下尽可能的减少手动的工作量。
2、 宏命令运行过后就是手动或半自动去处理一些宏命令遗留下的问题。处理时注意以下问题
1) 遇到大片的不在同一地形的房区，用多个参数进行替换处理，以减少手动的工作量。
2) 房屋下的房基形状完整，在能满足精度要求的前提下，比较美观的保留和取舍点；形状不完整的在确定地形的形状或位置时可降点保持地基完整保留，很小的单独的一个地基删掉。地基以上的点全部取掉，去不掉的降点处理。
3) 房区中的所有道路点都要保留
4) 房区里的围墙、树木、草堆、杂物都要取掉，大型的人为堆出来的临时性的土堆可不保留。
5) 小区中的地下车库入口保留，并保证其完整性。
6) 单个异常的高点或低点要去除
4.7.4.2带有低矮、密集植被和农田的平地
1根据地形制做一个或多个宏命令，宏命令的要求是在保证
地形完整的前提下尽可能的减少手动的工作量。
2宏命令运行过后就是手动去处理一些宏命令遗留下的问题。处理时注意以下问题
1) 编辑植被时，影像只能作为参考，判断有无植被，并不能通过影像来判断植被的高低，原则是只要有植被，能拿走的就要拿走，如果在剖面上分析，植被不是很高，并且很密集，分不出是植被点还是地面点的，可以认为植被很低，可以不处理。但只要在剖面上能辨别出是有高差的植被点，那就应该取走，不做任何限差规定。
2) 保证图中路的完整，在确定是路的情况下不能少点，路两边的沟保留，沟里的植被取净，保持沟沿的完整性。
3) 路两侧的行树取掉，树下有渠且形成一定规模则渠的点要保留，无论在什么情况下，只要确定是获取到的是渠的点就都要保留。
4) 零星坟地要取掉，大型的人为堆出来的临时性的土堆可不保留。
5) 不同的地形用不同的参数替换，不好处理的植被可以用半自动处理程序进行处理，以减少手动工作量。
6) 密集的高植被处理不干净、处理不了的，不能有大面积的空点区域，就要降点处理，一点一点的降，降到尽量接近地面为止。特别注意斜坡降点，不要降出阶梯，降点要以周围裸地的点为基准。
7) 农田的田埂要保留，田埂上的植被要取掉，个别高出埂子的植被点能取掉的就要取掉，如去掉地形失真的（不连续），可用降点的方法来补充。
8) 平地上的低于地面的点只要不是地形就取掉，一般有很多个点构成和连续多个在一起的属于地形。
9) 没有植被的裸地就要把点全部保留。
4.7.4.3带有植被和石头植被都有的山
1根据地形制做一个或多个宏命令，宏命令的要求是在保证地形完整的前提下尽可能的减少手动的工作量。
2宏命令运行过后就是手动去处理一些宏命令遗留下的问题。处理时注意以下问题
1) 不同的地形就要用不同的参数去替换，尽量减少手动的工作量。
2) 大面积的植被要取掉，有些地方先要在影像上判断好是什么地物，是植被的话可通过点云的变化，来判断是不是有地形，有的话把地形找回，没有的话留下底下一层点，其他取掉。
3) 有些植被取掉之后没有地面点，模型又很难看，地形表示又不失真，这样的只要确定点的取舍是正确的就没有关系。
4) 石头和植被共有的地方要看影像石头多的还是植被多，石头多植被很少还是低矮的植被，就可以忽略植被不取。如果植被比石头还要多，而且石头又是一些不太大的碎石，这样可以植被和石头一起取掉。如果大石头的话就要保留石头去掉植被。全都是石头的山就把点全部保留。
5) 山中的小路要保留，不能少点。
6) 山中有地形的地方就要保证地形的完整，如沟、坎、一些山包等地形就要保证，大面积少点可以通过找回一些植被点进行编辑处理后来补充地形。
7) 山上有梯田的，植被取掉，梯田的地形真实表示。
4.7.4.4其它
1水中的高低点要取掉，水中的植被要取掉，去不掉的就要降点处理
2立交桥、高架桥、桥梁等临时性的桥要去除，但对于有些桥上的点取走后，被桥所遮挡的地形失真，必须通过全野外的手段进行补测才可以完整表现地形的桥要保留
3大面积水草的处理
(a 具有一定高度的或漂浮在水面上的比较密集的水草，能根据周围地形判断出具有一定高差的，要去除。
(b 依附地形生长的水草，结合影像，在剖面上分析高差很小的可以不处理。
4.8检查方法
对分类结果进行检查。通过将点云分类显示、按高程显示等方法，目视检查分类后点云；对有疑问出用断面图进行检查、分析。
地面点检查一般采用建立地面模型的方法进行检查。对模型上不连续、不光滑出，绘制断面图进行查看。并参考影像进行辅助检查。
4.9检查内容
检查的主要内容：
(a 点云分类是否正确
(b 地面点云表面模型是否连续、光滑
(c 地面点的剖面图形态是否合理
(d 分类结果与影像套合，所分点类与影像范围是否一致
5数字高程模型生产及质量控制
5.1数据空白区处理
数据空白区主要有以下两种：
(a 由于水体的反射特性，导致水体区域没有点云数据，河流或湖泊处往往出现较大所无数据区
(b 分类得到的地面数据不包括植被、建筑物等地物数据；对应区域的地面点云将出现无数据区域
5.2特殊数据处理要求
以下地物数据处理时应注意：
(a 立交桥、高架桥、桥梁等架空于地面或水域之上的人工地物范围，要求去除其点云，临时性的、较小的桥可去除
(b 路堤、土堤、拦水坝、、水闸等构筑物底部与地面相连接的，保留这些地物的点云数据。
6数字高程模型的制作
6.1数字高程模型的生成
点云中所有地面点均作为特征点进行数字高程模型构建。为提高数字高程模型成果的精度，根据实际情况可对生成数字高程模型之前的点云数据的水域
6.2图幅接边
在每幅数据边缘处进行插值时，取相邻图幅一定范围内的数据参与运算，保证图幅接边处地形过渡自然。接边后同名格网点高程值应一致。
6.3质量控制
6.3.1检查方法
对数字高程模型成果通过三维透视及晕渲，检查数字高程模型的可靠性。对模型不连续、不光滑处必须重新核实地面点分类得可靠性。
6.3.2检查内容
检查的主要内容：
(a 数字高程模型成果覆盖范围及格网尺寸的准确性
(b 地面点云数据使用的准确性
(c 河流的高程值应从上游到下游逐渐降低，湖泊、水库、池塘的水面高程应一致。
(d 数字高程模型成果高程精度是否达到规定要求；接边精度是否符合要求
7相关文件制作
制作各成果的元数据、填写图历簿。元数据的填写内容应符合CH/T1007的规定。图历簿内容包括图幅数字产品概况、资料利用情况、采集过程中主要工序的完成情况、出现的问题、处理方法、过程质量检查、产品质量评价等。元数据。图历簿内容应完整正确。
8成果整理与上交
通过验收的成果按以下内容逐项登记整理，并上交：
(a 成果清单：
(b 数字高程模型数据
(c 元数据、图历簿：
(d 点云分类成果：
(e 分幅结合表：
(f 技术总结：
(g 检查报告与验收报告：
(h 其他相关资料。
Lidar数据编辑样例
Lidar数据编辑的原则：
Lidar数据的编辑不同于传统的dem数据编辑，lidar编辑的工作主要是根据获取的LIDAR点云，参考相关的资料，把获取的lidar点分类存放于不同的数据层，最终根据客户的不同需要选择不同的数据层使用，目前DEM数据使用的是地面点层数据。
一块Lidar数据要做分类处理，做为一个要做数据前期处理的人员，首先应该对你所处理的数据有一个全面的了解和分析，清楚了解你所要处理的数据的数据类型，是平地、丘陵地还是山地。拿到数据进行粗粉之后要对整块数据进行全面的检查，看是否有数据丢失、数据异常等重要数据缺陷，确定没有后再进行细编辑的工作。

地形类别
分类原则
分类前
分类后
不合格
备注
居 民 区
居民区的房屋点被分类后，居民区范围内一些高于或低于地面的异常点、低矮植被、房前屋后的垃圾、小土包以及房屋被分类后在房基处剩余的一些高点也要相应地取走。
分类后成果数据通过三维透视及晕渲，对模型不连续、不光滑处进行重新确认，不影响精度的前提下，保证晕渲图的光滑性

建议点云分类时，参考的晕渲图颜色循环可以多设置一些

这种比较破碎的居民区地形，在剖面上显示，没有明显高于或低于地面的点即可

山地
一般情况下，山地的分类主要是对山地上的植被的分类，分类时保留地面点，把个别高于或低于地面的异常点分离出去。更重要的是不能把一些表现地形变化的地面点分离，这需要认真的查看每个地形变化处的剖面图，分析地形，保留重要的地面点。

梯田
1、 获取数据时梯田上没有植被的，分类时保证梯田坎处的地面点都被分到地面点层既可。
2、 获取数据时正是植被的生长期，由于植被比较密集未获取到地面点的，把植被点取走，地形特征表现不出来，建议植被点保留。

保留植被点，否则无法体现地形特征

土堆
大面积看似像是土堆，更像是一种比较特殊的地形（如有影像可参考的，尽量参考影像分析）

建议保留，不做分类处理

工厂或施工区内大面积的土堆

可根据甲方的要求，针对此种地形，本项目统一规定处理

人为堆放的大面积的土堆、取土区及乱掘地

可根据甲方的要求，针对此种地形，本项目统一规定处理

可根据甲方的要求，针对此种地形，本项目统一规定处理

植被
块状植被，获取到地面点多于植被，地势平坦，地形简单的，通过半自动的方式达到取走植被的目的

块状植被，获取到地面点多于植被，地势平坦，地形较复杂的，通过半自动的方式达到取走植被的目的，但为了保证地形特征要分别分块进行半自动处理

有一定坡度地形上获取的植被（多数指山地及丘陵地与平地过度处）分类后，坡地上细碎地形无法表现。例如：没有达到一定宽度的路、渠、沟等。建议根据地形特征分块处理

植被过于密集，地形的西部特征已无法保证

植被过于密集，地形的西部特征已无法保证
植被毗连成片的，高度小于30公分左右的，地面点获取的比较少，半自动和手动都无法有效地对植被进行分离，在剖面图上不能明显区分植被点与地面点的

建议保留，不做分类处理

植被非常密集，地形复杂，植被被分类后与实际地形相差较大，建议不做处理

滩涂
这种情况需要根据影像判断此处滩涂的性质，如果是岩石滩、珊瑚滩或砾石滩，则不需要编辑；如果是芦苇滩、丛草滩或红树林滩，则需要把高的植被点进行分离

养殖区
养殖区梗或垄上的地面点都是垂直距离比较小的与植被点比较相似的点，分类时可对养殖区单独设置粗分参数

堤、土垄
堤或土垄上长有植被，植被分类后，对地形影响较大

架空于水面的桥梁

大型立交桥桥
比较大型的立交桥及高架路被分类后，对地形的完整性影响比较大

建议保留点云

陡坎、陡岸
由于陡坎及河岸等高程明显发生变化处，经粗分后地形很容易失真，或由于其上生长茂密的树木，经粗分后，植被被拿走破坏其真实的地形，这种情况建议把被拿走的图层点打开，套合surface进行检查，如发现有大面积的、具有一定的连续性的并形成一定趋势的点被拿走，就把这些点找回来，重新手动进行编辑。

河流
由于数据获取时间不同，航线之间存在明显高差，这种情况要根据高差大小，在一定范围内做高程过度处理。

DEM编辑样例
坎

养殖区

河流
由于数据获取时间不同，航线之间存在明显高差，这种情况要根据高差大小，在一定范围内做高程过度。

鄱阳湖项目图片
地形
点云未分类数据
分类成果

丘陵地

城区

滩涂

养殖区

滩涂

环京津冀LIDAR项目

平地

山地