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使用点云创建地形图流程

使用点云创建地形图流程 GIS前沿
2025-09-17
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质量点云是 GIS 工作流中分析和建模某一区域地形的绝佳起点。Global Mapper Pro(全球 mapper 专业版)中提供的工具,能帮助用户处理原始点云,解读激光雷达(LiDAR)回波数据的含义,并创建多种派生数据层。借助触手可及的 Global Mapper Pro 全功能,仅通过单个输入层(即点云),就能生成地形图,或能全面建模自然地形与人工建筑的三维(3D)数据集。


此处的原始点云通过高程进行可视化呈现。在该数据集中,所有点初始状态均为 “未分类”。



分类

点云可描述研究区域内的植被、自然地物及人工物体。从原始点云生成数据的第一步便是 “分类”—— 该过程将点云划分为定义明确的类别,为点云数据赋予更多含义。分类完成后,在后续处理中,既可以重点关注点云中的特定类别,也可以排除某些类别的干扰。


Global Mapper Pro 的 “自动点云分析工具” 内置了针对部分常见点云类别的分类模型,包括:噪声点、地面点、植被点、建筑物点、电线杆点和电力线点。并非所有数据集都需要识别或能够识别全部类别;对于需要识别多类别的数据集,用户只需一键操作,即可通过该工具执行多个分类流程。


勾选你希望在点云中识别的类别,然后点击 “分类地物”(Classify Features),Global Mapper Pro 便会分析点云,并将点云属性分配至所有选中的类别。


除基础类别外,还可借助 Global Mapper Pro 的 “几何分割” 与 “自定义分类” 功能,识别点云中的地物并添加额外分类。在本数据集中,工作人员通过几何分割,依据曲率和强度值识别出铺装表面;随后为这些代表铺装表面的地面点分配了自定义类别。地面上的车辆及其他小型物体仍保持 “未分类” 状态,便于在 Global Mapper Pro 中过滤掉这些点。


点云完成分类后,数据集便具备了更清晰的地形含义。



提取


本研究区域的核心地物是一处购物中心。为更精准地对该区域的建筑物特征进行建模,可使用 Global Mapper Pro “自动点云提取工具” 中的 “提取” 功能,从点云中创建矢量要素。该自动分析工具的 “提取” 功能以已分类点云为基础,生成能够代表点云数据中物体的矢量要素。由于点云是三维数据集,从中提取的矢量要素也同样具备三维属性。


此外,对于本数据集中经过自定义分类的停车场区域,也可通过 “点选择” 和 “数字化仪区域要素创建” 功能进行提取。Global Mapper Pro 提供了多种选择模式,结合其点云分割工具的强大功能,几乎可以为点云中识别出的所有地物生成边界区域。



地形


由于本数据集已完成 “地面点” 分类,因此仅通过代表地面的点,就能创建栅格地形模型(又称数字高程模型或高程格网)。Global Mapper Pro 的 “创建高程格网工具” 提供了多种格网创建方法,还支持按分类或其他特征对点云进行过滤。通过仅筛选 “地面点” 并采用 “分箱格网法”(binning grid method),可创建 “无植被地形模型”(bare-earth terrain model)。


生成的地形表面可作为提取出的建筑物要素的 “基底”,使建筑物要素与地形实现精准叠加。



等高线


若要进一步了解研究区域的地形形态,可利用 Global Mapper 从工作区中的地形模型生成三维矢量等高线。等高线能为二维地图的使用者提供另一层地形信息。在 Global Mapper 中,用户可自定义等高线间隔,并通过矢量标注和样式设置功能调整等高线外观,从而更清晰地呈现区域地形特征。



影像


Global Mapper 的 “创建高程格网工具” 名称略显局限 —— 实际上,它还能利用点云中的其他属性生成影像层。若点云包含 RGB 颜色值、强度值、分类代码及其他属性,均可基于这些属性为点云覆盖区域创建影像层。在本工作流中,源点云不含 RGB 颜色值,但由于已完成分类,可将点云的 “分类代码” 转换为影像,为该区域提供更多背景信息。


在从点云生成该影像前,工作人员调整了各类别对应的显示颜色,以柔化输出影像中各类别的视觉效果。



地图制作


本工作流最初仅以单个点云层为基础,而后续生成的所有图层可叠加显示,最终整合成一幅地形图。通过设置矢量要素的样式、调整工作区中各图层的叠加顺序,可精细优化数据显示效果,满足地图呈现需求。进入 “地图布局编辑器”(用于创建可导出为影像或用于打印的地图)后,还可添加图例、比例尺、标题等额外地图要素。


为基于分类代码生成的影像叠加地形晕渲纹理,并通过高程着色器显示等高线,有助于在二维地图中清晰传递该区域的地形信息。

来源:bluemarble官网,内容小助手整理编译


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