ฉันมีข้อมูล LiDAR - ตอนนี้เป็นอย่างไร

ในบทความที่น่าสนใจที่เพิ่งเผยแพร่โดย David Mckittrick ซึ่งเขาพูดถึงความหมายของความรู้ที่เพียงพอเกี่ยวกับเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกับ LiDAR ใน GIS และอ้างถึง Global Mapper เป็นเครื่องมือในการสนับสนุนการประมวลผลข้อมูลที่ได้รับ

หลังจากอ่านบทความนี้ฉันดาวน์โหลด Global Mapper มาเล่นสักพักและฉันต้องยอมรับว่ามันยังคงใช้งานได้จริงของเครื่องมือนั้นที่เรารู้จักและใช้งานได้จริงในการสร้างแบบจำลองภูมิประเทศดิจิทัลจากไฟล์ข้อความ xyz วันนี้เมื่อการเข้าถึงข้อมูล LiDAR มีราคาประหยัดมากขึ้นการพิจารณาแง่มุมที่ต้องพิจารณาเมื่อทำงานกับพวกเขาและพูดถึงสิ่งที่ Global Mapper ทำได้ดีก็ไม่เลว ที่ฉันยืนยันมันทำให้ฉันประหลาดใจกับสิ่งที่ฉันกำลังทดสอบ ด้วยใบหน้าที่ได้รับการปรับปรุงใหม่โปรแกรมจะรักษาความเรียบง่ายในการเปิดข้อมูลและแสดงในคำแนะนำที่กำหนดค่าไว้ล่วงหน้าแล้ว

วันอื่นที่โต๊ะของ Geofumadas ผมสังเกตเห็นในสายตาของ Don H -หนึ่งในที่ปรึกษาของฉัน- แววตาที่ชวนให้อึดอัดใจเมื่อได้รับข้อเสนอจากผู้ประมูลด้วยโดรน เป็นแอปพลิเคชันสำหรับอัปเดตข้อมูลเกี่ยวกับที่ดิน ด้วยความเสียใจอย่างยิ่ง ฉันต้องดาวน์โหลดจากคลาวด์และเตือนคุณว่าในประเทศกำลังพัฒนาส่วนใหญ่ไม่มีเงื่อนไขขั้นต่ำสำหรับความยั่งยืนของเทคโนโลยีเหล่านี้ แม้ว่าในท้ายที่สุดแล้ว เราได้บรรลุข้อตกลงร่วมกันถึงสิ่งที่เป็นไปได้ในทางที่ใช้งานได้จริง การหยุดชะงักของเทคนิคนี้เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาทำให้เกิดอารมณ์ที่ดีในหน่วยงานของรัฐบางแห่งในสหรัฐอเมริกา ตอนนี้กำลังถูกถ่ายโอนไปยังประเทศอื่น ๆ ด้วยบริบทของฮิสแปนิกซึ่งอาจเข้าสู่ความปรารถนาที่จะ "ขี่คลื่น" ของแอปพลิเคชัน เทคโนโลยีใหม่. , บันทึกข้อมูลแต่ไม่รู้จริงๆ ว่าจะทำอย่างไรกับมัน.

หากเราคำนึงถึงต้นทุนที่เรียกร้องจากการใช้ LiDAR ในโครงการเราจะเห็นว่ามันสำคัญมากเมื่อพิจารณาถึงสิ่งที่เกี่ยวข้องกับการรวบรวมข้อมูลจำนวนมาก (พูดถึง 'Point Cloud Collection' โดยเฉพาะ) ในขณะที่ตระหนักว่าการใช้งานทำให้เราได้ผลลัพธ์ที่มีประสิทธิผลและประหยัดเวลาได้มาก ข้อมูล LiDAR ที่ใช้อย่างถูกต้องช่วยให้เรารับรู้โลกในแบบที่แตกต่างไปจากที่เราได้รับจากการทำแผนที่แบบดั้งเดิม ตอนนี้คุณสามารถมองเห็นภาพจริงได้โดยใช้รูปแบบ 3 มิติและคุณยังสามารถโต้ตอบกับข้อมูลที่มีการพัฒนาเทคนิคการวิเคราะห์ใหม่ ๆ

LiDAR คืออะไร

เดวิดพูดอย่างตรงไปตรงมา: "ข้อมูล LiDAR ไม่ได้เป็นผลิตภัณฑ์ แต่เป็นวัตถุดิบ"ซึ่งเป็นแนวคิดหลักข้อแรกในความคิดของเราในการทำความเข้าใจเรื่อง ในความเป็นจริงการได้รับข้อมูลเป็นข้อมูลที่จะช่วยให้เราหลังจากการประมวลผลที่เหมาะสมเพื่อให้ได้รูปแบบสามมิติต่างๆ

แต่เพื่อให้ชัดเจนขึ้นเราต้องย้อนกลับไปและจดจำเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานและลักษณะของข้อมูล LiDAR LiDAR (คำย่อของ Light and Range Detection) เป็นรูปแบบเวกเตอร์ของจุด 3 มิติ โดยทั่วไปชุดข้อมูลหรือไฟล์ LiDAR แต่ละชุดประกอบด้วยจุดนับล้านหรือหลายพันล้านจุดโดยเว้นระยะห่างอย่างใกล้ชิดและกระจายแบบสุ่ม ความใกล้ชิดของระยะห่างระหว่างพวกเขาขึ้นอยู่กับวิธีการรับข้อมูล

มีการเก็บข้อมูล LiDAR ที่เปิดเผยโดยส่วนใหญ่ผ่านทางแพลตฟอร์มทางอากาศโดยใช้เทคโนโลยีการรับและส่งสัญญาณเลเซอร์ร่วมกับการใช้ตำแหน่งและระบบนำทางที่แม่นยำ ในแต่ละจุดจะมีการระบุค่า x, y, z ที่ได้จากความแตกต่างของเวลาที่คำนวณได้ระหว่างการส่งและรับชีพจรเลเซอร์ที่สะท้อน

เครื่องบินที่บินช้าๆจะสร้างจุดที่มีระยะห่างมากกว่าจุดบินที่เร็วขึ้น ขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์ที่ใช้โดยเครื่องบินหรือ dron และวิธีการประมวลผลข้อมูลค่าสีค่าความเข้มสะท้อนและจำนวนของผลตอบแทนต่อชีพจรสามารถรวมเป็นแอตทริบิวต์เพิ่มเติมสำหรับการสร้างภาพและการวิเคราะห์

สิ่งที่สามารถทำได้ด้วยข้อมูล LiDAR

เป็นที่ชัดเจนข้อมูล LiDAR ผ่านการเปลี่ยนแปลงซึ่งโดยทั่วไปจะกลายเป็นรูปแบบ 3D ที่แล้วพูดรุ่นของระดับความสูงรุ่น Digital (DEM) หรือการตั้งค่า / สกัดอัตโนมัติของเวกเตอร์วัตถุ 3D สัญญาซื้อขายล่วงหน้าในรูปแบบทางเรขาคณิตเมทริกซ์ จุด นอกจากนี้ยังเป็นไปได้โดยการเปลี่ยนเป็นตัวแทนของเมฆจุดเพื่อให้ได้ข้อมูลที่มีความหมายที่เป็นตัวแทนของประเภทต่างๆของพื้นผิวที่ระดับความสูงของจุดเมื่อเทียบกับพื้นดินหรือรูปแบบของความหนาแน่นของจุดในหมู่คุณสมบัติอื่น ๆ

การแก้ไขและการกรองข้อมูล LiDAR

เป็นเรื่องปกติมากที่ไฟล์ข้อมูลได้รับรวมจุดมากเกินความจำเป็น ดังนั้นก่อนที่จะใช้กระบวนการกรองไปยังคลาวด์จุดควรพิจารณากล้ำกรองข้อมูลเมตาของเลเยอร์ สรุปสถิติที่ได้จะให้ข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับลักษณะของเมฆซึ่งจะแนะนำการตัดสินใจที่เหมาะสมสำหรับขั้นตอนการกรอง

การปรับปรุงคุณภาพของข้อมูล LiDAR

หลังจากลบจุดที่ไม่จำเป็นแล้วขั้นตอนต่อไปคือการตรวจหาและจัดประเภทจุดที่เป็นจุดแรกที่ไม่ได้จัดประเภทไว้ นั่นคือเราต้องปรับแต่งวันที่ นี่เป็นสิ่งที่สำคัญมากในการสร้าง DEM ที่ละเอียดดี
ต่อไปนี้เราจะพิจารณาว่าเราสามารถดำเนินการกรองข้อมูลได้อย่างเพียงพอและมีการจัดประเภทรายการใหม่ที่ตามมาหรือไม่ กระบวนการทางกลที่ดูเหมือนจะมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในผลลัพธ์ที่ได้รับ

ที่ Global Mapper นี้ทำได้ดีมาก อย่างน้อยก็ในขั้นตอนการแก้ไขและการกรอง และยังต้องคำนึงด้วยว่าการกำจัดจุดที่ก่อให้เกิดเสียงรบกวนมีข้อมูลที่จัดว่าเป็นพื้นผิวที่ไม่จำเป็นต้องมีประโยชน์ ผ่าน Global Mapper ไม่เพียง แต่สามารถกำจัดจุดที่อยู่นอกขอบเขตทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่โครงการได้อย่างเพียงพอ แต่ยังรวมถึงจุดที่ไม่ต้องการตามลักษณะของพวกเขาเนื่องจากแอปพลิเคชันมีตัวเลือกการกรองมากมาย
ตอนนี้ขอพูดถึงการปรับแต่งวันที่ Global Mapper มีขั้นตอนแบบบูรณาการหลายประการซึ่งข้อมูลจะได้รับการจัดหมวดหมู่โดยอัตโนมัติและจุดที่ไม่ได้จัดลำดับความสำคัญในตอนแรกหลีกเลี่ยงการสูญเสียข้อมูลที่มีประโยชน์ ซึ่งจะเพิ่มเปอร์เซ็นต์ความสัมพันธ์ของจุดที่สามารถใช้เพื่อสร้าง DEM ที่มีความละเอียดสูงขึ้น

ตัวอย่างที่ฉันได้ทำงานร่วมกับข้อมูลก่อนและหลังพายุเฮอริเคน แน่นอนโดยไม่ต้องมี wizzard ซอฟท์แวร์ได้แนะนำฟังก์ชันในเวิร์กโฟลว์เพื่อให้ได้รูปแบบตัวกรองสร้างโมเดลใหม่

กระบวนการจัดหมวดหมู่อัตโนมัติอื่น ๆ สามารถตรวจจับและจัดโครงสร้างอาคารต้นไม้และสายไฟฟ้าซึ่งเป็นขั้นตอนแรกในกระบวนการสกัดคุณลักษณะ

การสร้างแบบจำลองระดับความสูงแบบดิจิทัล

เพื่อดำเนินการตามขั้นตอนการวิเคราะห์ 3D ในกรณีส่วนใหญ่คลาวด์ Point ของ LiDAR จะต้องเป็นข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ เราใช้กระบวนการที่เรียกว่า "ตาข่าย" ผ่านทางที่คุ้มค่าที่เกี่ยวข้องกับจุดเมทริกซ์ (ปกติค่าความสูง) แต่ละคนจะถูกนำมาใช้เป็นพื้นฐานในการสร้างรูปแบบของแข็ง 3D โมเดลนี้สามารถแสดงเฉพาะภูมิประเทศ (แบบจำลองภูมิประเทศแบบดิจิทัล) หรือพื้นผิวเหนือพื้นดินเช่นแบบปกคลุมป่า (แบบจำลองพื้นผิวแบบดิจิทัล) ความแตกต่างระหว่างสองจะได้มาจากการกรองและการเลือกจุดที่ใช้ในการสร้างพื้นผิว

ถ้าเราพิจารณาว่าผู้ใช้ LiDAR ส่วนใหญ่วัตถุประสงค์หลักคือการสร้าง DTM (Digital Terrain Model) Global Mapper มีชุดเครื่องมือวิเคราะห์ภูมิประเทศที่เพียงพอซึ่งรวมถึงการคำนวณปริมาตร ตัดและเติมเต็มการเพิ่มประสิทธิภาพ การสร้างเส้นแนวเส้น; การวิเคราะห์ลุ่มน้ำ และการวิเคราะห์สายตา

การดึงข้อมูลแอตทริบิวต์

ความสามารถในการสร้างความพร้อมใช้งานของข้อมูลที่มากขึ้นจากคลาวด์จุดที่หนาแน่นขึ้นกำหนดเส้นทางใหม่สู่วิธีใหม่ในการประมวลผลข้อมูล LiDAR การวิเคราะห์รูปแบบในโครงสร้างทางเรขาคณิตของจุดที่อยู่ติดกันสามารถนำไปสู่การวาดภาพแบบจำลองที่สร้างขึ้นซึ่งแสดงเป็นรูปหลายเหลี่ยมสามมิติ สายไฟหรือสายเคเบิลที่ผ่านพื้นดินแสดงเป็นเส้นสามมิติ เช่นเดียวกับจุดต้นไม้ซึ่งได้มาจากโครงสร้างรวมของจุดที่จัดเป็นพืชที่ยกระดับ เครื่องมือการสกัดแบบเวกเตอร์ของ Global Mapper ยังมีตัวเลือกการแยกแบบกำหนดเองซึ่งสามารถสร้างเส้นและรูปหลายเหลี่ยม 3D ตามรูปแบบมุมมองโปรไฟล์ที่ตั้งฉากกับเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เครื่องมือนี้สามารถใช้เพื่อสร้างโมเดลสามมิติที่ถูกต้องของโครงสร้างที่ยาวเช่นขอบของทางเท้าบนถนน

ข้อสรุปของเดวิดนั้นชัดเจน การมีข้อมูลไม่ใช่ทุกอย่างเมื่อทำงานกับ LiDAR การมีเครื่องมือที่ใช้ในการประมวลผลในทางปฏิบัติคือสิ่งที่ช่วยเพิ่มการใช้เทคโนโลยีนี้

เป็นที่อยากรู้ว่าครั้งสุดท้ายที่ฉันเห็นโปรแกรมนี้อยู่ใน 2011, กับรุ่น 11. ฉันทำงานกับ LiDAR อยู่แล้ว แต่การใช้ทรัพยากรค่อนข้างหดหู่ฉันหยุดดูจากไฟล์ 13 รุ่น โดยที่ความสามารถนั้นดีขึ้นเล็กน้อย มันเป็นเรื่องของการดาวน์โหลดและทดสอบเนื่องจากเวอร์ชัน 18 สำหรับฉันดูเหมือนว่าฉันจะเป็นหนึ่งในทางเลือกซอฟต์แวร์ราคาประหยัดที่ดีที่สุดที่ทำเกือบทุกอย่างที่อาจจำเป็นในการใช้งานข้อมูล LiDAR

ไปที่ Mapper ทั่วโลก