基于LiDAR点云数据更新等高线方法研究

黄婧

（辽宁省基础测绘院，辽宁锦州 121003）

辽宁省2012年到2015年1:1万基础测绘项目采用航空摄影测量法生产了覆盖全省域的6000多幅DLG和DEM等成果，从2016年到2021年每年更新DLG数据的过程中都没有对等高线数据进行更新，与此同时，辽宁省在2016，2017和2019年分别开展了LiDAR点云数据的获取和DEM数据生产。近几年，有很多省份基于LiDAR 点云数据更新等高线。

基础测绘项目1:1万地形图要素中等高线是一种不可缺少的要素，但是由于一直没有更新，许多地形地貌变化的地方没有很好的体现，所以等高线的更新是必须要做的一件事。等高线的更新的关键步骤包括等高线的提取、处理、与地物的套合编辑。

一、基于LIDAR点云数据提取等高线

LiDAR点云数据的成果分为格网类点云数据和点云类数据，而格网类数据也是利用点云类数据生成的，所以为了等高线的精度，我们选择利用点云类数据成果来进行等高线的提取，这个提取所需的软件我们选用了Arcgis软件。

1.创建LAS数据集

由于我们的现有的点云数据成果是*.las数据格式，所以先创建一个新的LAS数据集，然后将*.las格式的点云数据成果添加到LAS数据集内，双击新建的LAS数据集LAS文件—添加文件，选择到文件夹即可（图1）。

2.LAS数据集转为栅格数据

在ArcMap图层中添加点云数据，将新建的LAS 数据集添加到当前空间中，然后利用转换工具转为栅格LAS数据集转为栅格工具，将点云类的LiDAR数据成果转换为栅格数据（图2）。这一步骤中有一个参数“采样值”（指定与采样类型结合使用以定义输出栅格分辨率的值），这个参数必须进行设置，因为它的默认值是10米，而更新1:1万地形图中的等高线如果利用10米栅格的数据提取的精度是不够的，经过多次实验和仔细的研究，最终确定了将这个参数设置为2米比较合适。

3.栅格数据转等高线

利用3D Anlyst 工具栅格表面等值线工具将栅格数据转成等高线数据，在这一步骤中，等值线间距即为该图幅的基本等高距，可以按照原图的基本等高距来进行提取（图3）。

二、等高线的编辑处理

1.等高线平滑处理

由于点云数据的特点，由其自动提取等高线必须进行平滑线处理。利用制图工具制图综合平滑线工具可以实现平滑处理（图4），其中平滑算法选PAEK，处理拓扑错误选择FLAG_ERRORS。平滑算法设置为PAEK 算法时使用的一种容差叫平滑容差，此时必须指定一个容差，且值必须大于零，平滑容差设置尤为关键。它取决于该图幅的基本等高距和地势地貌的实际情况，一般来说平地地区的平滑参数会大一些，丘陵地、山地和高山地会相对小一些。

2.等高线的抽稀

平滑后的等高线结点个数会很多，需要经过节点抽稀，利用ArcToolbox中编辑工具概化工具可实现，具体参数根据地形、等高距选择最佳值。

三、等高线与地物套合

点云数据提取等高线经过平滑、抽稀处理后，即可与DLG成果进行地物套合编辑处理，通常需要处理的内容如下：

（1）微地貌太多，需要按面积或按长度进行删除处理；

（2）平地地形中无意义的等高线太多，尤其水稻田内，需要人工判别删除无意义的等高线；

（3）等高线落水情况较多，需人工判别处理，删除池塘、河流内部闭合的等高线，外部人工处理合理；

（4）丘陵地、山地的等高线在鞍部、谷地经平滑后进伸不到位，没有表示出真实地貌特征的地方，需要人工手动修改等高线，修改范围一般不应超过1/3 等高距，最大不超过3/4 等高距；

（5）等高线遇路、堤、坎、干沟、冲沟、街区等要素时，需要重点修改等高线；

（6）露天采掘场、乱掘地、施工区等区域范围内的独立等高线不表示，区域外连续通过的等高线需人工顺势修改合理；

（7）单栋独立房屋一般不能有两根及以上等高线穿过，需人工排查处理；

（8）等高线更新后，谷地、山头、鞍部、凹地的最高及最低一条等高线等不易判读的地方要适当表示示坡线，标高列也需相应更新；

（9）接边处理，等高线要素应在满足接边精度的情况下进行接边改正，实现无缝接边。

四、结语

利用机载激光雷达点云数据更新1:1万地形图中等高线是等高线更新的一种非常可靠的方法手段，这样不仅可以节约生产成本，还可以有效地利用LiDAR点云数据，同时也保证了1:1万地形图中全要素更新（包括等高线在内的要素）。