Terrasolid软件处理激光点云数据的研究与改进

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利用TerraSolid软件处理后的机载激光雷达数据生成油气长输管道纵断面图

利用TerraSolid软件处理后的机载激光雷达数据生成油气长输管道纵断面图

利用TerraSolid软件处理后的机载激光雷达数据生成油气长输管道纵断面图王军【摘要】文中针对长距离油气管道线路走向多为带状,尤其当管道经过诸如沙漠等困难地区时,采用从机载激光雷达(LiDAR)系统获得的激光点数据中分类出的地面点数据来生成长:距离油气管道的带状数字高程模型(DEM);带状数字正射影像图(DOM);带状数字线化图(DLG)及中线纵断面数据和等高线;通过对上述数据的套合制作成纵断面图,为长距离油气管道设计提供了更加详实的基础资料.【期刊名称】《矿山测量》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】2页(P28-29)【关键词】LiDAR;TerraSolid;油气长输管道;纵断面图【作者】王军【作者单位】西安长庆科技工程有限责任公司,陕西西安710018【正文语种】中文【中图分类】P288.4油气长输管道纵断面图是集线路纵断面图、DOM、DLG的一体图,其制作方法通常是外业采用工测或航空摄影测量方式来获测量数据,内业应用测图软件来制作完成纵断面图。

但由于长距离油气管道受到投资和工期影响,尤其是当管道经过诸如沙漠、高山等地貌复杂地段时,采用这种方法存在诸多困难,为了克服这些困难,减少现场测量人员的劳动强度,提供工作效率,在外业采用机载激光雷达技术(LiDAR)来获得野外数据,内业应用TerraSolid软件的方法来制作纵断面图。

1 TerraSolid 软件介绍TerraSolid 软件是芬兰TerraSolid公司基于MicroStation平台开发的机载激光雷达点云数据处理软件,包括TerraScan、TerraModel、TerraPhoto、TerraMatch、TerraSurvey 等模块,可根据不同需求供用户选择使用。

该软件在数据处理过程中需要操作人员输入大量参数,这就要求操作人员要有一定的工作实践经验,同时还要熟悉MicroStation的操作才能更好的使用该软件。

激光雷达点云处理方法研究

激光雷达点云处理方法研究

激光雷达点云处理方法研究激光雷达点云处理作为一项基础的技术,一直以来都备受重视。

在人工智能、自动驾驶等领域的快速发展下,点云处理方法的研究和应用也越发成为了一项热门研究领域。

针对激光雷达点云处理方法的研究,本文将从三个方面进行探讨:点云数据处理、点云分类、点云配准。

一、点云数据处理激光雷达获取到的点云数据中,除了目标物体的轮廓信息和表面纹理信息,还包含了很多无关地面信息。

而在实际场景中,需要对点云数据进行分类和处理,以达到快速分析和处理的目的。

1.1 点云滤波点云滤波是点云处理的一项重要技术。

它可以通过消除一些草地、树木等杂乱信息,从而得到更加准确的目标物体轮廓。

常用的点云滤波方法包括半径滤波、统计滤波、自适应滤波等。

1.2 点云降采样点云数据容量较大,因此降采样可以有效地减小点云数据量,提高处理效率。

点云降采样可以采用下采样、体素化等方法。

二、点云分类点云分类可以对点云数据进行分类,并对每个类别进行识别与分析。

高效的点云分类方法是点云处理的关键。

2.1 特征提取点云数据的特征提取是点云分类的基础。

点云数据可以通过曲率、法线、局部表面等特征进行提取。

其中,曲率是一种较为常用的特征。

2.2 神经网络随着人工智能和深度学习的发展,人们开始尝试使用神经网络进行点云分类。

对于点云数据,可以使用PointNet、PointCNN等深度学习网络进行分类。

三、点云配准在激光雷达扫描到物体和场景时,由于误差存在,造成不同位置扫描到的点云数据存在不一致性。

因此需要进行点云配准,将不同位置的点云数据进行匹配。

3.1 特征匹配点云配准中,需要将不同位置扫描到的点云进行特征匹配。

常用的特征匹配算法包括ICP(Iterative Closest Point)、SVD (Singular Value Decomposition)等。

3.2 双边匹配双边匹配是一种基于强特征匹配的算法。

它可以对点云数据进行处理,通过强特征匹配的方式进行配准。

Terrasolid中文超级教程

Terrasolid中文超级教程

2 关于TerraSolid软件TerraScan软件模块TerraScan 模块是用来处理数以千万计的激光点数据,较大内存的计算机一次能处理超过1000万个点。

软件里提供的工具可以广泛应用于电力输送、洪水分析、高速公路设计、钻孔勘探、森林普查、数字城市建模等不同领域。

该模块可以从文本文件或二进制文件读入激光点数据,包含如下功能:• 三维方式浏览点数据;• 自定义点类,如:地表类、植被类、建筑物类、电线类;• 激光点分类;• 根据自定义规则自动分类激光点;• 交互式判别三维目标,如电力铁塔;• 应用围栏删除不要或错误的点;• 删除不必要的点以减少数据量;• 通过捕捉激光点数字化地物;• 探测电力线或房屋的屋顶;• 输出高度颜色栅格影像图;• 利用激光点组成断面图;• 将分出的点类输出到文本文件。

TerraScan 完全集成在MicroStation中,所以如果你对MicroStation软件非常熟悉,那么学习起TerraScan的操作将很有利。

TerraModeler模块TerraModeler 是基于 MicroStation 之上的建立地表模型软件,可以通过本模块建立地表、土层或者设计文件的三角面模型,模型的产生可以是基于测量数据,图形元素或者是XYZ文本文件的。

TerraModeler 可以在同一个设计文件中处理没有数量限制的不同表面,并且可以交互编辑这些表面。

TerraModeler 可以执行以下的操作:z编辑任意独立点;z在围栏里移动、升降、推平所有点;z构建断裂线,在模型中添加元素;z把模型作为辅助设计的数据参照;z把元素降到模型表面,使元素贴近地表面;z建立三维的剖面图;z创建等高线图;z创建彩色格网图;z计算两个面之间的体积。

TerraPhoto模块TerraPhoto 模块根据航空影像产生正射影像,是专门设计为处理执行扫描任务产生的影像文件,并且要应用到激光点生成的精确地表模型。

terrasolid实习报告

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数据分块
O 输入点云到Block
此时我们先保存下工程,如果工程未保存,File→Import Points to Project不可选择。之后点击工程管理窗口下的File→Import Points to Project,输入完之后出现一个报告,提示输入信息,可以看出 有48万 个点在这块区域中。
按照行带分类可以看出
在Microstation的Terra模块中对激光点云数据进行处理。
O 按照高程分类可以看出:
数据分块
O 经过航带校正及裁切后的原始数据是以航代为单位存在的,在实际数据处理 中尤其是需要手工逐块处理时,由于计算机内存、处理能力等的限制,需要 将原始数据分成若干小块,以方便计算机的处理。一般可根据实际情况(计 算机配置、点密度等)来决定数据分块的大小。
创建地表模型
O 利用查看功能可以看到模型信息
创建地表模型
O 等高线模型 O view elevation功能可以跟踪显示鼠标所指位置的高程
创建地表模型
三角网
创建地表模型
O 数据导入到ARCGIS
创建地表模型
创建地表模型
O TIN
创建地表模型
如果有多个训练样区,可以采用批处理,提高处理效率。
在Tools->macro下打开宏命令窗口,建立宏命令,调整参数(主要是 去低点参数和Ground分类参数),使得样区经过处理后能够达到最理 想的状态(尽量使得后面手工编辑工作量最小),然后将该macro运行 于整个训练样区。
该窗口每运行 一个步骤都会 出现一条宏命 令,可以做一 条保存一条, 也可以全部做 完保存。
点云自动分类
O 第一次迭代:
点云自动分类
O 第二次迭代
点云自动分类

点云数据处理方法研究

点云数据处理方法研究

点云数据处理方法研究三维激光扫描技术是在近几年中高速发展的一种新的测量技术,是利用激光进行高精度、全自动的立体扫描技术。

利用此技术可以直接获得高密度的地形表面数据,这种空间数据点成为点云数据,然后对获得的数据进行三维坐标处理就可以获取高精度的数字地面模型。

点云处理是逆向工程中重要组成部分,处理过程主要有点云滤波、点云配准、三维建模。

其中点云数据配准是一个重要的组成部分,对后期三维建模的质量起着决定性作用,对点云配准的研究有重要意义。

本文对点云数据的配准做了深入研究,主要研究了以下几点:1、提出了ICP算法、基于点云的拼接算法和七参数算法,并对这些算法做了介绍和对比,提出了优缺点和适宜范围;2、针对本文使用的桥梁案例数据使用RealWorks Survey软件进行七参数坐标转换方法配准。

关键词:三维激光扫描;点云数据,点云配准,ICP算法,七参数算法Abstract3 d laser scanning technology is a new measuring technology which have a rapid development in recent years, It is a high precision and automatic 3-D scanning technology used by laser. With the help o this technology, We can success to the high density surface terrain data directly, This spatial data points are points clouds, And then we process the 3-D coordinates obtained, we can get high-precision digital terrain models. Point clouds’ processing is an important part of reverse engineering,It’s determine the 3-D modeling of the late. It’s important to study point clouds’ registration.This paper have a depth study of the point clouds’ registration. The following are main points:1、Propose the ICP Algorithm、Registration Algorithm based on point clouds and Seven-parameter Algorithm,These methods are compared , presents the advantages and disadvantages and suitability;2、For the bridge point clouds used in this paper,apply to Real Works Survey to registration it with Seven-parameter Algorithm。

TerraScan软件功能详细说明

TerraScan软件功能详细说明

30.与参考拟合工具
31.与参考比较工具
32.新建工程
33.打开工程
34.保存工程
35.编辑工程属性
36.工程中装入点
37.导入路径
38.通过边线添加区块
39.通过文件添加区块
40.编辑工程定义
41.删除工程定义
42.融合工程区块
43.锁定工程选择
44.解锁区块
45.画边区块界线
46.沿中心线创建区块
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如果有波形数据,TerraScan 软件能做如下工作:①查看一点波形。查看一 点的可视化波形并能够保存成文本文件;②提取激光点回波属性,包括:回波长 度(Echo length,返回信号相对于硬表面的典型返回的相对长度,以毫米为单 位)、回波常态(Echo normality,与来自硬表面的典型回波相比,回波信号在 形状上的差异)、回波位置(Echo position,与从硬表面返回的典型信号相比, 返回信号的峰值位置的差异);③通过回波波长分类激光点;④应用特殊的方法 提取有问题区域的更多回波信息,包括:尽可能的最后一次回波,尽可能多的所 有回波,尽可能的第一次回波。软件波形处理的操作功能总结为:
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54.依据距离群组工具 55.依据植被指数群组工具 56.依据参数群组工具 57.移动目标分类群组工具 58.非群组点分类群组工具 59.群组中单点分类群组工具 60.树分类群组工具 TerraScan 软件电力线处理的操作主要是三维矢量化输电电线、三维矢量化 铁塔,以及部分分析功能。具体如下: 1.放置铁塔连线工具 2.激活电力线工具 3.探测电力线工具 4.放置电线工具 5.检查电线连接工具 6.配置线属性工具 7.放置铁塔工具 8.编辑铁塔信息工具 9.移动铁塔工具 10.旋转铁塔工具 11.添加横担工具 12.设置横担高度工具 13.伸缩横担工具 14.旋转横担工具 15.修改横担工具 16.删除横担工具 17.创建附件工具 18.添加附件工具 19.移动附件工具 20.删除附件工具 21.查看铁塔跨度工具

激光雷达测量与点云数据处理技巧

激光雷达测量与点云数据处理技巧

激光雷达测量与点云数据处理技巧近年来,激光雷达技术在测绘、自动驾驶、机器人等领域有着广泛的应用。

激光雷达通过发射激光脉冲并接收反射回来的信号,可以高精度地获取目标物体的空间位置信息,生成点云数据。

点云数据是一种将目标物体表面以三维坐标的形式表示的数据,它包含了丰富的几何和纹理信息,因此在诸多应用中被广泛使用。

激光雷达测量过程中,首先需要选择合适的激光雷达仪器,根据实际需求选择合适的测距范围、测量精度和扫描速率等参数。

激光雷达常见的测量原理包括飞行时间法、相位差法和干涉法等,不同的原理适用于不同的测量场景。

选择合适的测量原理和仪器对于保证测量结果的准确性至关重要。

在进行激光雷达测量时,还需要注意避免遮挡和反射问题。

遮挡会导致未能获取到目标物体的完整点云信息,对后续的数据处理和分析造成困扰。

反射问题则是指激光脉冲在测量过程中发生了多次反射,导致点云数据中存在明显的噪声。

为了解决这些问题,可以采用多个激光雷达同时进行测量,或者通过自适应滤波算法对数据进行处理,提高数据质量。

激光雷达测量得到的点云数据需要进一步处理和分析,以提取出有用的信息。

点云数据处理的主要任务包括点云的滤波、配准、分割和拟合等。

点云滤波是指去除噪声点和无用点,保留目标物体表面的有效点。

常用的滤波算法包括统计滤波、高斯滤波和中值滤波等,根据不同的应用场景选择合适的滤波算法。

点云配准是指将多个点云数据集对齐,使其在同一个坐标系下表示相同的物体。

在实际应用中,往往需要从不同的视角和位置获取目标物体的点云数据,通过配准可以将这些数据融合在一起,得到完整的模型。

点云配准可以采用特征点匹配、ICP算法或者基于几何特征的方法,对于大规模的点云数据,还可以使用分布式计算来提高处理效率。

点云分割是将点云数据中的目标物体分离出来,可以通过聚类方法或者形态学分割算法实现。

聚类方法将点云数据分为不同的簇,每个簇代表一个目标物体;形态学分割算法则通过对点云数据进行形态学运算,提取出目标物体的轮廓和边界信息。

地面三维激光扫描点云数据处理及建模

地面三维激光扫描点云数据处理及建模

地面三维激光扫描点云数据处理及建模地面三维激光扫描点云数据处理及建模激光扫描是一种常用的地面三维数据采集方法,通过使用激光雷达设备并从不同角度扫描地面,可以获取到地面的三维点云数据。

对于激光扫描点云数据的处理和建模是地理信息科学领域非常重要的研究内容之一。

对激光扫描点云数据的处理主要包括数据滤波、配准和分类。

数据滤波是为了去除激光扫描过程中产生的噪声和异常点,提高数据的质量。

常用的滤波方法包括高斯滤波、中值滤波等。

配准是将多个激光扫描数据集进行坐标系统一,使得它们在同一坐标系下,可以进行进一步的分析和处理。

配准方法包括特征匹配、ICP算法等。

分类是将激光扫描点云数据根据地物类别进行划分,常见的分类方法有基于几何特征和基于反射率的分类方法。

对激光扫描点云数据进行建模是为了更好地描述地面的形态和特征。

常用的建模方法包括三角网格模型和TIN模型。

三角网格模型通过将点云数据进行网格化,将地面表面划分为许多三角形,从而实现地面的表示和分析。

TIN模型是一种基于Delaunay三角网的地形建模方法,通过将点云数据进行三角网格化,然后根据地形特征进行多边形的添加和删除,最终形成TIN模型。

对于地面三维激光扫描点云数据的处理和建模还有一些挑战和问题需要解决。

数据量大、数据密度不均匀等。

大规模点云数据处理需要高效的算法和处理平台,以提高数据处理的效率。

对于数据密度不均匀的问题,需要采用适当的方法对数据进行重采样,使得数据的密度较为均匀。

地面三维激光扫描点云数据的处理和建模是地理信息科学领域的重要研究方向。

通过对激光扫描点云数据进行滤波、配准和分类等处理,以及采用三角网格模型和TIN模型等建模方法,可以更准确地描述地面的形态和特征,为土地利用规划、地质勘探等提供科学依据。

随着技术的发展,地面三维激光扫描点云数据处理和建模方法将不断完善和改进,为地理信息科学的应用提供更多的技术手段和方法。

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第22卷第4期 2013年8月 测绘工程 

Engineering of Surveying and Mapping Vo1.22,No.4 

Aug.,2013 

Terrasolid软件处理激光点云数据的研究与改进 张均,孙洪斌,邵秋铭 (重庆市勘测院,重庆400020) 

摘要:Terrasolid软件能够进行机载LiDAR激光点云数据的粗差剔除、滤波和分类等操作,目前应用较为广泛,但 由于源代码不公开,处理数据的准确性和真实度还有待商榷。文中基于Terrasolid软件开发了一个精度估算的模 块,为实验参数的设置提供技术参考。该模块在点云数据处理实验中运用,取得良好的效果。 关键词:机载LiDAR;点云数据;Terrasolid软件;精度估算 中图分类号:P228 文献标志码:A 文章编号:1006—7949(2013)04—0055—03 

Research and Improvement of the method Processing Laser Point Cloud Data Based On the Terrasolid Software 

ZHANG Jun,SUN Hong—bin,SHAO Qiu—ming (Chongqing Survey Institute,Chongqing,400020,China) 

Abstract:Terrasolid software can perform outliers removed,filtering and classification of laser point cloud data,which is widely used.However,because the source code is not open,the accuracy and fidelity of result is not clear.This paper develops an accuracy estimation module based on Terrasolid software,which can provides technical reference for experiment parameter settings.The module is used in point cloud data processing experiments,and achieved good results. Key words:Airborne LiDAR;Point cloud data;Terrasolid Software;Precision estimation 

机载雷达测量技术是一种主动式、快速、精确 的新型遥感测量方法,所获取的数据通过一系列的 坐标转换求得地面点三维坐标。目前,国内外已研 制出多种机载激光扫描测高系统,同时出现一些较 为成熟的机载UDAR数据处理软件,但其功能算 法均由生产厂家单独封装保密提供,用户看不到其 具体的算法步骤,因此,无法根据自身的应用需求 对数据做出更精确的操作。本文针对点云数据后 处理过程,尝试寻找合理而高效的处理海量点云数 据的算法来完成点云的自动滤波过程,实验操作是 基于Terrasolid软件下完成的,通过不同的算法来 实现粗差剔除以及滤波分类参数设计实验,给出了 最佳的滤波效果和精度分析。 1机载LiDAR数据后处理 机载LiDAR数据后处理主要进行滤波和分类 收稿日期:2013—04—05 作者简介:张均(1981一),男,工程师 两个操作。从激光脚点数据点云中提取数字地面 高程模型(DEM/DTM)需要将其中的地物数据脚 点去掉,这就是所谓的激光雷达数据的滤波_1]。而 若要进行地物提取以及三维重建等操作,还需对激 光点云数据进行分类(分割),区分植被数据点、人 工地物点。 1.1点云数据滤波方法及实验 当前国内外对机载LiDAR点云数据处理算法 还在研究发展阶段,现有的用于机载I iDAR测量 数据的滤波算法都是基于三维激光脚点数据的高 程突变等信息进行的。主要方法分为移动窗口 法口],数学形态滤波法[2],迭代线性最小二乘内插 法_3],基于地形坡度滤波法l_3],移动曲面拟合法_1]等 几种。每种方法都存在其自身的缺陷,仍有待改善。 Terrasolid软件是以Microstaion为平台开发 使用的。实验所采用的数据是ISPRS第三工作组 提供的一组森林地区的机载LiDAR数据。其滤波 方法是Axelsson于2000年提出的一种基于不规则 第4期 马书英,等:国家体育场主桁架施工测量 一个已知高程的控制点上架设Mini小棱镜;然后 工作站(操作全站仪的地点)的人员将各项相关参 数设置到符合测量的状态(如棱镜的常数等等);照 准Mini小棱镜进行测量,得到设站点的标高;Mini 小棱镜的司尺人员在A点放置Mini小棱镜;照准 Mini小棱镜进行测量,得到A点的标高;按上述方 法分别得B,C点的标高。若B,C点的标高与设计 值存在差距,则应调整塔架顶部支座,直至满足要 求,误差范围:一8~+5 mm。 3.4主桁架平面位置的控制 主桁架的平面位置测量与标高控制的方法类 似,采用全站仪进行。对主桁架的平面位置的控制 分上下弦分别定位。首先是下弦的定位:用全站仪 将下弦底面的主桁架控制点放样到塔架支座上,采 用放样程序。然后是上弦的定位:在下弦底面的主 桁架控制点与塔架上对应点重合,以及主桁架标高 控制到位后方能进行上弦的定位测量。上弦的定 位测量采用全站仪的测量程序进行,具体操作方法 与前面有关内容类似。为保证安装质量和主桁架 的管口对口质量,在进行主桁架的安装测量时,需 对每个管口的4个角点或4条边中点的位置进行测 量,确保管口位置符合设计要求和规范要求。同 时,还应进行主桁架的垂直度测量。 3.5主桁架偏差要求 安装定位过程中主桁架的位置偏差不得大于 2 mm,标高不得大于2 mm,垂直度偏差H/1 000, 否则主桁架应重新定位。 在所有技术人员及员工的共同努力下,主桁架 安装准确,标高误差1.5 mm,位置偏差0.8 mm,垂 直偏差1/1 832,全部满足规范要求。 4结束语 国家大型重点工程是国民建设的重中之重,工 程的局部测量方法和精度要求也绝不容忽视。通 过测量工作监控桁架柱、主桁架安装过程,使测量 精度与安装精度匹配,确保其安装误差控制在允许 范围内,满足精度要求,确保工程质量。 

参考文献: Eli李永井.建筑工程测量[M].北京:清华大学出版 社,2005. E2]武汉测绘科技大学《测量学》编写组.测量学EM].北京: 测绘出版社,1991. E3G李聚方,赵杰.地形测量[M].郑州:黄河水利出版 社,2004. E4]吴来瑞,邓学才.建筑施工测量手册EM].北京:中国建筑 工业出版社,1997. [5]鲍广盛.钢结构施工技术及实例EM].北京:中国建筑工 业出版社,2005. [6]中华人民共和国建设部.GB50205—2001钢结构工程施工 质量验收规范[s_.北京:中国计划出版社,2001. [7]中国有色金属工业协会.GB50026—2007工程测量规范 [s].北京:中国计划出版社,2008. E8]中华人民共和国建设部.GBS0300—2001建筑工程施工 质量验收统一标准[s].北京:中国计划出版社,2001. [9]北京城建集团有限责任公司.QB/GJJT-GTCC-2005国 家体育场钢结构工程施工质量验收标准[S].北京:北京 城建集团有限责任公司,2005. [1O]梁希福.精密工程放样中测量新技术的应用及质量控制 _J].测绘工程,2009,18(4):74—77. [责任编辑:张德福] 

(上接第57页) 一个精度估算的功能,将实验结果与参考数据比 较,为实验参数的设置提供了一个很大的技术参 考。机载LiDAR是摄影测量技术的一种有力补 充,未来若能融合其他数据源进行地物识别,提出 更加完美的滤波算法,必将是机载LiDAR技术的 

一个革命性转折。 

参考文献: [1]张小红.机载激光雷达测量技术理论与方法[M].武汉: 武汉大学出版社,2007. [2]KRAUS K,PFEIFER N.Determination of Terrain Models in Wooded Areas with Airborne Laser Scanner DataEJ].ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing,1998,53(4):193—203. L3]VOSSELMAN G.Slope based filtering of laser altime— try data[-A].In:International Archives of Photogramme— try and Remote sensing,vo1.XXXIII,Part B3,Amster dam,2000:935—942. [4]刘瑶,王健,彭福国,等.基于机载LiDAR点云的岛礁提 取方法[J].测绘工程,2012,21(6):36—38. [5]龚亮,李正国,包全福.融合航空影像的LiDAR地物点云 分类[J1.测绘工程,2012,21(1):38—42. [6]赖旭东.机载激光雷达数据处理中若干关键技术的研究 ED].武汉:武汉大学,2006. [7]刘经南,张小红.激光扫描测高技术的发展与现状EJ].武 汉大学学报:信息科学版,2003,28(2):132—137. E81%U经南,张小红.机载激光雷达测高数据滤波[J].测绘科 学,2004,29(6):158 160. [责任编辑:张德福]

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