[发明专利]一种基于车载激光雷达数据自动提取道路地形图高程点的方法

权利要求书

1.一种基于车载激光雷达数据自动提取道路地形图高程点的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，数据获取：包括车载激光雷达点云数据获取和正射影像收集：利用激光扫描车，在道路上进行激光扫描数据采集，采集时间应选择在夜里道路上车辆行驶的时间段，这样获得优质道路激光点云数据，正射影像能收集近期的航空正射影像，影像地面分辨率优于10cm；

第二步，道路中心线提取：根据车行轨迹线提取道路中心线，若只有一条轨迹线，直接用轨迹线代替道路中心线；若存在上下行或多条轨迹线，需要求取各条轨迹线的中线，作为道路中心线；

第三步，激光点云分类：激光点云分类，分类出地表点；

第四步，地形图高程点位获取：根据地形图比例尺的不同，高程点间距要求不同，根据道路走向、宽度和道路中心线，自动获取合理的高程点点位，也就是获得了高程点的平面位置；

第五步，地形图高程点提取：按步长阈值搜索激光点中的地面点，对搜索到的激光点进行排序，个数大于5个的点取平均，个数1到4个点取近值，搜索不到的赋值-9999；

第六步，高程点正确性验证：首先制作规则，程序自动检查高程点的正确性；检查值域范围应该在最大值和最小值之间，相邻点高差值在一定的范围内；

第七步，高程点成果输出：高程点成果输出为地形图成图软件要求的格式，包括文本文件、DWG文件；

所述的地形图高程点位获取，包括如下子步骤：

（1）制作道路中心线的水平垂线：从道路中心线的起点开始第一条水平垂线，编号为1，并以此类推；设置垂线之间距离阈值，1:500比例尺间距设置为5m；获得道路中心线与水平垂线的交点，记为：C1,C2,……,Cn平面坐标；

（2）求出激光扫描道路边界点平面位置：设置垂线两侧缓冲区阈值，阈值根据激光点密度设定，设定为点距平均值的5倍，搜索缓冲区内的所有激光点，求道路中心线左右两侧点与垂线交点的最大距离值点，即为道路两侧的激光扫描边界点，左侧点记为：L1,L2,……,Ln；右侧点记为：R1,R2,……,Rn；

（3）对于奇数编号的垂线，以道路中心线的交点为中心，以一定的间隔阈值沿垂线向垂线的两端确定点位坐标；间隔阈值与垂线间隔大小相同，根据成图比例尺确定；

（4）对于偶数编号的垂线，以道路中心线的交点为中心，以一定的间隔阈值的一半沿垂线向垂线的两端确定第一个点位坐标；其后第一与第二个点，第二与第三个点的间距等于间隔阈值，其后类推；间隔阈值与垂线间隔大小相同，是根据成图比例尺确定；

（5）遍历所有垂线段，获得所有的高程点位平面坐标；遍历截止条件：点位超出道路边界点，并且完成最大编号的垂线；

所述第五步地形图高程点提取，包括如下子步骤：

（1）根据高程点位的平面坐标，以一定的半径搜索激光点的地面点；搜索半径阈值的初始值设为0.5m；

（2）搜索到的激光点按到高程点位的距离值从小到大的顺序排序后保存；若搜索到的点小于5个，则按设定的步长扩大搜索半径，继续搜索，直到搜索到5个以上点或搜索半径大于1m为止；对于没有搜索到点的高程点位，直接高程值赋值为“-9999”；

（3）对于搜索到激光点的高程点位，取前5个激光点；若不足5点，则取所有搜索到的激光点；求取高程点位高程，按下列规则：①若搜索到点个数大于等于5个，用公式：H_高程点=(H₁+H₂+H₃+H₄+H₅)/5，计算高程点的高程值H_高程点；②若搜索到点数在4到1之间，直接赋距离最近激光点的高程值给高程点,并用激光点平面坐标值替换高程点位平面坐标值；

（4）遍历所有高程点位的高程值，记录所有高程值为-9999的高程点，输出报告，为第六步工作的输入之一。