[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

说明书

本发明公开了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，包括如下步骤：车载激光雷达(LiDAR)点云数据获取，用商业化软件分类地表点和非地表点。根据车载扫描的轨迹线提取道路中心线，再确定要提取的高程点点位，从而获得地形图所需要的高程点三维坐标。与现有技术相比，本发明所提供的方法有如下优点：发明并使用了适合于车载激光点云的地形图高程点位自动获取和高程值自动获取的方法；能够根据车载激光点云数据提取道路区域地形图所需要的高程点。

技术领域

本发明涉及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，本发明所属技术领域为资源环境遥感或测绘科学技术领域，尤其适用于大比例尺地形图数据自动化获取。

背景技术

在大比例尺地形图测绘中，人工使用仪器获得高程点的数据技术上相当成熟。一种是使用全站仪或RTK打点，另一种是用数字摄影测量工作站使用立体测图的方式获得。前者人工方式效率低，但精度高；后者效率较高，但不容易达到大比例尺地形图规范规定的精度要求。所以研究出一种自动获得地形图高程点的方法势在必行，以提高成图的精度和提高效率。随着近年来激光雷达(LiDAR)技术的蓬勃发展，使国内外学者基于LiDAR点云进行城市三维信息提取研究成为可能。其中，基于车载LiDAR点云进行地形图高程点自动获取，可以提高地图的生产效率和数学精度。

车载激光雷达(LiDAR)是整合全球卫星定位系统(GNSS)和惯性测量装置(IMU)技术的激光扫描，激光扫描仪架设在汽车上，可以获得道路以及道路量测物体的三维坐标和其他有关信息。LiDAR传感器发射的激光脉冲能部分穿透树冠遮挡，受可见光线影响很小，直接获取高精度三维点云数据。三维点云数据经过后处理，可以生成高精度的数字高程模型(DEM)、等高线图(CM)和数字地表模型(DSM)等测绘产品，具有传统摄影测量和地面常规测量技术无法替代的优越性。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提出一种在测绘时采用全自动方式，不要任何的人为干预，能够高效自动提取城市道路地形图高程点，提高大比例尺地形图生产效率的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。

本发明的目的是这样实现的：

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，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较少的时间段，这样可以获得优质道路激光点云数据；正射影像可以收集近期的航空正射影像，影像地面分辨率宜优于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，市场上已经有许多商业化的软件可以做到，这里直接用商业化软件完成，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。第四步包括如下子步骤：

(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；