基于机载激光雷达技术的城市三维数据建设研究

　　建设数字三维城市是数字城市发展的重要组成部分，其充分展现了城市在规划和建设过程中取得的成就，能够更加高效的对城市空间进行开发与利用。在数字城市建设过程中利用机载激光雷达技术能够获取高精确度、高密度的点云数据，构成三维城市的基础数据，快速的对城市建设的空间信息进行分析和测量，为三维城市的建立提供必要的数据支撑。机载激光雷达技术应用了计算机技术、定外技术和GPS导航技术，综合了上述各个技术优点，具有操作简单，作业效率高、精度高以及花费低廉和作业量小的特点，在测量领域有着广泛的应用前景。 
　　1 技术流程分析 
　　城市三维建筑体模型生产流程主要包括了以下几个方面，第一个是点云数据预处理和对点云的分类；第二是对测量到的原始图像进行空间三维的加密处理，并形成数字正摄影像；最后一个是结合分类后的点云和正射影像制作出建筑体模型和数字高程模型。机载激光雷达数据处理流程见图1： 
　　2 激光点云对数据的处理分析 
　　激光点云对数据的处理方法主要包括可以下几个方面。第一，导航的运行轨迹线；第二，点云数据的解算；第三，在测量过程中由于系统电路会出现异常等情况；第四，点云数据的拼接和系统误差的改正等；第五，对点云数据进行分割。第六，坐标系的转变。测量完毕之后，在确定坐标过程中可以利用POS动态定位所确定的定位位置归属到WGS-84坐标系中，接下来的工作就是将上述坐标系中的数据转换到地方坐标系中。在三维立体坐标向着平面坐标系统转换过程中，可以可用测区均匀分布的已经存在的控制点解算坐标转换为固定的参数，然后确定好坐标，而高程系统的转换需要利用在测区实测水准点进行拟合转变之后才能确定出来；最后，对阶层式点云数据进行有效的分类。测量过程中点云的包括了很多种类。其主要主要内容包括了是地面点、低植被点、高植被点和城市的建筑点。在对这些点云进行分类过程中，主要采用了阶层分类对策和人机结合的方式进行分类。对于第一种分类方式主要需要按照相应的层面过非地面点云进行过滤提出，最终提取光秃的地面，然后将地面中的点云分为地面点、非地面点和噪声点。地面点分层完毕之后才能对非地面点进行进一步的分类和整理。在非地面点进行分类和整理过程中提取低植被点、高植被点和建筑物点。在对城市建筑进行测绘过程中，由于城市内部建筑物密集，点云数据存在相互交错的现象。因此，在分类过程中很可能会出错误的分点的情况，这时就需要人工对这些存在错误的地方进行修改，保证分类结果的准确性。 
　　3 DEM的生成和建筑体框架模型的会制作 
　　首先，DEM的生成。DEM的生成主要包括了机载点云去噪，对地面点云的分类和整理，水域置平以及格网的插入等工作。DEM的生成过程中，其核心工作就是对地面点云数据的分类和整理，在分裂过程中主要会通过三维立体的渲染效果、正影射像和精细化的剖面图辅助进行判断；其次，建筑体框架模型的制作。建筑体框架模型的制作需要结合对地面点云分类后的数据、空间三维加密成果、原始航片、正影射像数据以及城市的图形数据综合进行判断。第一步需要在相应的软件系统中自动生成被测建筑物屋顶的面片模型，同时还要参考原始航片数据度面片的形态和相邻的关系及时进行纠正，然后输出建筑物体框架模型，然后将数据的框架模型导入到三维立体软件中对框架模型进一步的进行优化和编辑，生成最终的框架模型。 
　　4 结语 
　　机载激光雷达技术的应用和发展为城市获取高精度的空间信息提供了全新的技术手段，其在三维城市建设中的应用和发展有效的缩短了三维城市建设的时间，提高了建设的效率和质量，降低了测绘的成本，为在三维城市建设中广泛的应用奠定了坚实的基础。