激光雷达点云数据处理软件顺利通过建设部软件测评第一轮专家评审
来源:刘伟、程旭   日期:2011-08-15

 

麦格集团天富公司2011年8月8日参加了建设部2011软件测评,此次参与测评的“激光雷达点云数据处理软件” 在专家的一致评判下顺利通过第一轮审核。专家们一致认为,此软件填补了国内相关领域的空白,已达到与国际同类软件同等的水准,目前需在商业化和核心技术上继续下工夫。该软件在行业内得到政府和专家的认可,对于该软件在数字城市相关业务中应用具有决定性意义。

 

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图1 测评现场-软件整体介绍

 

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图2 测评现场-演示软件功能

 

“激光雷达点云数据处理软件”是由麦格集团天富公司与郑州凌英空间信息技术有限公司合作开发的针对机载、车载、地面激光雷达点云数据进行矢量提取、数字高程模型建立的软件。软件采集功能运行稳定,操作简便快捷,采集数据准确快速,满足矢量化数据采集与编辑的各种功能需求,可以进行点云数据的三维和二维空间矢量化采集,可以为大比例尺制图和城市精细三维建模提供基础矢量数据,采集精度取决于点云数据的精度,减少了数据采集中的人为误差,为数字城市建设提供了空间信息获取的高效工具,此软件已经在多个数字城市相关项目中发挥了重要作用。同时,使用该软件可以从激光雷达点云数据滤波后生成任意间距的格网DEM,此功能在云南昆明某机场建设的土石方精确计算中发挥了重要作用。该软件还具有空间量测和坡度分析等专业功能,可以应用于道路边坡的滑坡监测。麦格集团天富公司拥有该软件的知识产权,并已申请软件著作权登记证。目前该软件的版本为LASPRO1.0。

 

随着计算机技术的普及,数字化技术在各个领域得到了快速发展,“数字城市”从一个概念逐渐变为现实。构建“数字城市”的重要基础之一就是城市的基础地理信息和建筑物的三维模型。传统获取城市基础地理信息和建筑物三维模型的方法是靠人工采集和建模,该方法尽管精度很高,但是耗时、耗力,成本也非常高。激光扫描技术的出现,为上述问题的解决提供了新的途径。激光雷达(Light Detection and Ranging,简称LiDAR)是利用激光测距原理确定目标空间位置的新型测量仪器,通过逐点测定激光器发射信号与目标反射信号的相位(时间)差来获取激光器到目标的直线距离,再根据发射激光信号的方向和激光器的空间位置来获得目标点的空间位置。通过激光器对物体表面的密集扫描,可获得物体的三维表面模型。

 

目前LiDAR系统主要分为两大类:机载LiDAR系统和地面LiDAR系统。其中地面LiDAR系统是一种集成了多种高新技术的新型测绘仪器,采用非接触式高速激光测量方式,可以对地形及复杂物体进行快速扫描,获得物体三维表面的阵列式几何图形数据,即LiDAR影像数据((Range Image),由于数据点非常密集,数据也被称为点云(Point Cloud)。由于这里的点云表示的就是实际地物上的离散坐标,通过对点云数据的处理,可以快速、精确得到城市基础地理信息和建筑物三维模型。

 

相比与传统基于摄影测量的手段,基于LiDAR数据的三维重建技术不受曲面复杂度影响,且由于表面数据采样密度足够大,有利于恢复出具有准确几何信息、较强真实感的三维模型。快速、精确、非接触等优点使得基于三维激光扫描的三维重建技术显示出了广阔的应用前景。其中建筑物和道路的提取和重建是LiDAR数据应用的一个重要方面。在数字化城市中,建筑物是最重要的部分,因此建筑物的三维重建是一项很重要的工作。LiDAR影像是建筑物重建的主要数据源,为三维城市数据的获取提供了最经济快捷的方法。

 

地面LiDAR系统也分为车载和固定两类,其中车载LiDAR系统由于其机动、灵活且高精度的特点,非常适合于获取城市基础地理信息和大量建筑物三维模型,因此,研究建立完善、可靠的车载激光雷达移动测图系统,对数字城市的建立具有重要的现实意义。

 

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图3 数据读入后界面

 

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图4 构建数字高程模型

 

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图5 矢量数据采集成果