基于機載激光雷達點云數(shù)據(jù)更新1:1萬地形圖中等高線、高程要素淺析

李卓

(遼寧省基礎(chǔ)測繪院，遼寧錦州 121003)

為了更好地推進遼寧省新型基礎(chǔ)測繪試點工作，省基礎(chǔ)測繪院基于已有LiDAR（激光雷達）數(shù)據(jù)探索更新高程點、等高線要素的試生產(chǎn)。在已有的LiDAR數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，選取50幅1:10000地形圖進行試生產(chǎn)，生產(chǎn)內(nèi)容為利用已有的點云類數(shù)字高程模型及格網(wǎng)類數(shù)字高程模型，經(jīng)過專業(yè)技術(shù)處理，更新1:10000 DLG中的高程點、等高線要素，具體包括自動提取、結(jié)合已有DLG和DOM成果的全要素更新。

一、測區(qū)范圍和軟件

測區(qū)范圍為錦州市黑山縣、沈陽市新民市部分地區(qū)，地勢呈西高東低，地形以平地為主，包括少量丘陵、山地。受限于本次LiDAR數(shù)據(jù)源情況的限制，未選取高山地圖幅，高山地將在后續(xù)項目中繼續(xù)開展試驗。

作業(yè)采用點云數(shù)據(jù)處理軟件：ArcGIS、清華山維等點云數(shù)據(jù)處理及地理信息數(shù)據(jù)編輯軟件。

二、作業(yè)過程

1.高程點、等高線數(shù)據(jù)集與地物套合編輯要求

高程點密度為圖上每100平方厘米內(nèi)平地、丘陵地10～20個，山地、高山地及應(yīng)基本成品字形均勻分布。

生成的等高線要素要與更新前的等高線要素進行對比，依據(jù)地貌特征將等高線進行合理的編輯與優(yōu)化，山形走勢應(yīng)總體一致。等高線應(yīng)該真實地表示出各類地形的地貌特征，不得有明顯變形和打折，等高線必須賦高程值，必須賦代碼。

等高線要素需進行適當取舍處理，按照圖幅地貌進行適當調(diào)整。取舍時要注意保持原有地貌特征，不能將破碎地貌處理為完整地貌。代表地貌特征的微地貌要保留。

本次試生產(chǎn)的圖幅為2021年度遼寧省基礎(chǔ)測繪項目“1:10000地形圖更新與建庫”項目生產(chǎn)任務(wù)，進行了除高程點、等高線外的全要素更新。須應(yīng)用這次更新的高程點、等高線成果對該項目DLG成果中的高程點、等高線要素進行更新。必須在保證精度的情況下，進行等高線與地物的套合編輯。原則上等高線的修改范圍一般不應(yīng)該超過1/3等高距，最大不超過3/4等高距。應(yīng)該根據(jù)不同地區(qū)的地貌類型特點，正確表示山脊、山頭、山谷、山坡以及鞍部等的形態(tài)特征，并與其他要素的關(guān)系合理。等高線遇坎、陡坡、陡崖等地物時要表示合理。等高線過自然或人工地貌要素，如巖峰、陡崖、路塹、壟等要打斷來滿足出圖要求。單棟獨立房屋一般不能有兩根及以上等高線穿過。

谷地、山頭、鞍部、凹地的最高及最低一條等高線等不容易判讀的地方要適當表示示坡線長度為圖上坡線。示坡線為有向線，第一點為定位點，應(yīng)落在等高線上，第二點指向低處0.6毫米。等高線注記圖上每100平方厘米內(nèi)1～3個。

水稻田內(nèi)一般不應(yīng)有等高線，應(yīng)去除水稻田中無意義的等高線。

LiDAR數(shù)據(jù)獲取時期與地物現(xiàn)勢性存在矛盾的情況，如果可以順勢修改則修改合理，無法修改要做標記。露天采掘場、亂掘地、施工區(qū)等區(qū)域范圍內(nèi)的獨立等高線不表示，區(qū)域外連續(xù)通過的等高線順勢修改合理。

要注意分析高程點要素與地物要素的現(xiàn)勢性是否符合，不符合的高程點應(yīng)該刪除。要對無法判斷等高線走勢的范圍以及有疑問的高程點作出明確標記，以方便外業(yè)核查。要注意分析與地物套合過程中出現(xiàn)的主要問題，并將問題和解決方法做記錄。

2.等高線編輯

將已經(jīng)平滑好的曲線引入到清華山維中，將點云生成的原始曲線、小參數(shù)平滑曲線、大參數(shù)平滑曲線存儲為三個EDB文件(文件名要能清楚的區(qū)分開三個文件)。

曲線選取原則：曲線較密、山體高差較大、特殊地貌的區(qū)域選取小參數(shù)平滑曲線，曲線較稀、地勢較平緩的區(qū)域選取大參數(shù)平滑曲線，將選取好的兩部分曲線合并到一起后進行等高線的修改。

修改合并好的曲線時，先將細碎的小短線刪除（不要誤刪山頭最高的一根曲線），主要修改內(nèi)容是范圍超過1/3等高線，最大不超過3/4等高距的這些曲線（參考點云生成的原始曲線就可發(fā)現(xiàn)），全圖修改完后，套合DLG成果，進行等高線與地物的套合編輯。

3.高程點文件的選取

將用點云生成的點文件與自己圖幅中選好的高程點文件疊加選取點云中新的高程點。

第一次選取的點文件可以將選好點位文件的11米半徑內(nèi)點云文件的點全部選取出來，在這個點文件的基礎(chǔ)上，再以一米的半徑再選取一次，這次選取出來的點文件有部分點位沒有點，利用第一次的點文件選點補充即可，這個點文件會有部分點位有多個點，選取一個特征點保留即可。

4.數(shù)據(jù)成果及接連要求

曲線和高程點都套合完后，進行一檢和二檢驗收。數(shù)據(jù)成果為全要素DLG成果，數(shù)據(jù)格式為ArcGIS的MDB格式。

成果數(shù)據(jù)僅進行等高線要素的接邊處理，其他要素進行接邊檢查，如存在其他要素不接邊的情況，需要記錄在技術(shù)總結(jié)中。自己圖幅負責東、南邊的接邊工作，和周圍等高線沒有更新圖幅不作接邊處理。圖幅間等高線要素應(yīng)該在滿足接邊精度的情況下進行接邊改正，實現(xiàn)無縫接邊。

（1）成果應(yīng)無縫接邊，保持合理的幾何形狀，接邊處等高線應(yīng)平滑自然過渡。

（2）同一要素在相鄰圖幅的位置、屬性、關(guān)系正確一致。

（3）相同等高距圖幅接邊時，等高線高程接邊差一般不大于相應(yīng)地形等高線高程中誤差的2倍，最大不大于2.5倍，如在規(guī)定限差內(nèi)，誤差范圍內(nèi)等高線各改一半，不同等高距圖幅接邊時，等高線高程接邊差不大于相應(yīng)地形中誤差之和，最大不大于其和的1.25倍，如在規(guī)定限差內(nèi)，在誤差范圍內(nèi)按照中誤差的比例進行接邊。如等高線高程接邊差超出允許誤差范圍，應(yīng)查找原因進行修改。

（4）不同時期LiDAR點云數(shù)據(jù)接邊處，由于數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性原因造成的等高線不接邊，不進行處理，將問題記錄在技術(shù)總結(jié)中，其他情況應(yīng)查找原因進行修改。

（5）各圖幅的接邊情況應(yīng)在元數(shù)據(jù)中按照實際情況填寫，并且在技術(shù)總結(jié)中明確說明。

三、結(jié)束語

本工作方案設(shè)計的業(yè)務(wù)流程中，DLG產(chǎn)品曲線和高程點的生產(chǎn)方式與以往有所不同，1:10000地形圖更新與入庫曲線和高程點一直沒有更新，利用這種方法更新既滿足數(shù)據(jù)庫更新