ArcGIS での LIDAR からの強度画像の作成

3D Analyst のライセンスで利用可能。

強度とは、ポイントごとに、そのポイントを生成しているレーザー パルスが返される強度を計測し、集計したものをいいます。強度は、レーザー パルスが当たった際のオブジェクトの反射率に一部基づきます。その他に、強度は「リターン パルスの振幅」や「反射の後方散乱強度」などと言い換えることができます。反射率は近赤外線で最もよく使用される波長に属する機能であることに注意してください。強度は、フィーチャの検出/抽出や LIDAR ポイントの分類を補助するものとして、また、使用可能なデータがないときの航空画像の代用に使用されます。LIDAR データに強度値が含まれている場合は、白黒の航空写真に似た画像をそれらのデータから作成することができます。ArcGIS は、LIDAR データから強度画像を作成する機能を備えています。

LAS データセット レイヤーの作成

ArcGIS で強度画像を作成する際の最初のステップでは、[LAS データセットの作成 (Create LAS Dataset)] ジオプロセシング ツールを使用して LAS データセットを作成します。LAS 形式で格納された LIDAR が必要になります。また、データ ベンダーがそれらのファイルにポイントの強度値を記録しておく必要があります。LIDAR が ASCII XYZI 形式で格納されている場合は、このトピックの最後に概要を説明する別の方法を使用することができます。時間に制約がある場合を除いて、LAS データセットの統計情報を作成します。このオプションは、[LAS データセットの作成 (Create LAS Dataset)] ツールで使用できます。[LAS データセットの統計情報 (LAS Dataset Statistics)] ジオプロセシング ツールを使用して、後で統計情報を追加することもできます。ArcCatalog または [カタログ] ウィンドウの [LAS データセット プロパティ] ダイアログ ボックスを表示して、[LAS ファイル] タブで LAS データセットのポイント間隔を確認します。

いくつかの LAS ファイルの統計情報を表示すると、強度が本当に記録されているか、そしてその値がどの範囲にあるかを確認できます。強度には標準的な範囲がありません。元の値は LIDAR の取得に使用されたセンサーに固有です。データ ベンダーが強度値を 0 ～ 255 の範囲に正規化することも可能です。

次のステップでは、最初のリターンのみを使用する LAS データセットのポイント フィルターを定義します。これらは、強度画像に使用する最適なポイントです。LAS データセット レイヤーを使用してポイント フィルターを定義します。LAS データセットで使用するフィルターは、概念的にはフィーチャ レイヤーのフィルター設定に似ています。どのフィーチャを描画するかだけでなく、ジオプロセシングに何を含めるかも制御します。LAS データセットを ArcMap に追加するか、ArcCatalog で LAS データセットのショートカット メニューを使用してレイヤーを作成します。[レイヤー プロパティ] ダイアログ ボックスを開き、[フィルター] タブをクリックして、[最初のリターン] ボタンをクリックします。

これで、レイヤーを画像に変換できるようになりました。

LAS データセット レイヤーからの強度画像の作成

[LAS データセット → ラスター (LAS Dataset To Raster)] ジオプロセシング ツールは、ポイント強度値を使用して画像を生成するように設定できます。

[値フィールド] を [INTENSITY] に、[出力データ タイプ] を [AVERAGE] に、[穴埋め] を [SIMPLE] に、[サンプリング タイプ] を [CELLSIZE] に設定します。[サンプリング値] は、データのポイント間隔を基準に設定します。平均ポイント間隔の 2 ～ 4 倍の値が適切です。

ツールの実行後に、NoData エリアの存在を確認します。出力セル サイズが LIDAR ポイントの密度を比べて小さすぎる場合は、多数の NoData セルが出力されます。NoData セルを確認するには、ラスターの [レイヤー プロパティ] ダイアログ ボックスの [シンボル] タブでそれらのセルに色を割り当てます。多数の NoData が出力される場合は、最も簡単な方法として、[LAS データセット → ラスター (LAS Dataset To Raster)] ツールに戻ってより大きなセル サイズを指定できます。

強度画像の表示

データがどのように収集され処理されたかの詳細を知らずに、画像内の値の範囲を予測することは困難です。まず、元の強度値がセンサーに依存しているからであり、さらに、値がベンダーによって調整されている (0 ～ 255 の範囲に正規化されているなど) 可能性があるからです。これらの不確定要素によって、強度画像に最適な表示オプションを決定することが困難になっています。強度ラスター レイヤーのストレッチ タイプやコントラストを実際に試してみてください。共一次内挿法リサンプリングの調整もお勧めできる方法です。さらに表示の可能性を追求したい場合は、強度を陰影起伏などの他の変数と組み合わせて使用することを検討してみてください。以下の強度画像は、最初に戻されたサーフェスの陰影起伏の上に 50 パーセントの透過度で表示されています。

ASCII XYZI

データが ASCII XYZI 形式の場合は、次のジオプロセシング ツールを使用して強度画像を作成します。

• ASCII 3D → フィーチャクラス (ASCII 3D To Feature Class): ポイント データをジオデータベースに読み込みます。[入力形式] を [XYZI] に、出力シェープ タイプを [MULTIPOINT] に設定し、シェープファイルだけでなく、ジオデータベース フィーチャクラスにも書き込みます。このようにするのは、BLOB という特殊なタイプのフィールドに強度値を記録する必要があり、そのためにジオデータベースが必要になるからです。
• ポイント → ラスター (Point to Raster): ポイントを画像に変換します。[値フィールド] を [INTENSITY] に、[集約タイプ] を [MEAN] に設定します。

LIDAR ポイントごとに戻された強度を収集することで、画像を作成することができます。これらの画像は、フィーチャの検出や抽出など、GIS アプリケーションでさまざまな用途に使用されます。ArcGIS は、これらの画像を作成するためのツールを備えています。