Функция LAS в растр

Функция LAS в растр (LAS To Raster) применяется для отображения данных лазерного сканирования в формате файлов LAS. Данная функция применяется при добавлении данных лазерного сканирования в набор данных мозаики при помощи типа растра LAS. Для этой функции необходимо указать как свойства входных данных, так и свойства выходных данных. Кромке того, в зависимости от разрешения данных и времени, затрачиваемого на преобразование точечных данных в растровые, функция может вести запись предварительно обработанных файлов растровых данных в выходное местоположение (производить кэширование).

LAS является промышленным стандартом, разработанным и используемым Американским обществом по фотограмметрии и дистанционному зондированию (ASPRS). Данная функция поддерживает версии формата 1.0, 1.1, 1.2 и 1.3.

Функция LAS в растр (LAS To Raster) позволяет добавлять данные LAS, выбирая отдельные файлы LAS или выбирая одну или несколько папок в файлами LAS. При добавлении папки все файлы из этой папки будут добавлены в набор данных мозаики как отдельные элементы. Таким образом, в наборе данных мозаики можно будет увидеть экстент и свойства каждого файла LAS (к примеру, среднее расстояние между точками). Однако, если в папках содержатся сотни или тысячи файлов LAS, удобнее добавить папку LAS как единый набор данных, являющийся одним элементом в наборе данных мозаики. Для этого следует Обрабатывать каждую папку как набор данных (Treat each folder as a dataset). При использовании этой опции все файлы LAS должны иметь одинаковую систему пространственной привязки, в противном случае они не будут добавлены корректно.

Выходное местоположение для предварительно обработанных файлов растровых данных располагается по умолчанию рядом с базой геоданных, в которой хранится набор данных мозаики (если база данных файловая или персональная). Если база геоданных имеет формат ArcSDE, то файлы по умолчанию хранятся в самой базе геоданных. Местоположение можно сменить на закладке Общие (General) диалогового окна функции LAS в растр (LAS To Raster).

Примечание:

Файлы LAS, добавленные непосредственно в набор данных мозаики, не будут использовать пространственные индексы вспомогательных файлов LAS (.lasx).

Свойства ввода

Входные данные (Input) – пути и имена файлов LAS или папок с файлами LAS. При изменении пути к входным данным следует сменить это значение. Использование папки рекомендуется при использовании большого числа файлов LAS как многочисленные неполные сигналы.

Возвращаемые значения (Return types) – одиночный импульс лазера может возвращаться как многочисленные сигналы, отразившиеся от объектов на разной высоте на земле или над землей, возвращающиеся на приемник как импульсы в разное время. Для дифференциации сигналов, возвращенных земной поверхностью, от других (к примеру, возвращенных растительным покровом) применяется тип возвращаемого значения. Можно выбрать одно или несколько возвращаемых значений.

Сравнение времени и интенсивности обратных сигналов

Типы классов (Class types) – классификация точек предоставляется поставщиком файлов LAS. Для того, чтобы добавить все точки, вне зависимости от их класса, используйте тип Любой (Any). Также можно выбрать несколько типов классов. Классификационные типы из LAS specification 1.3 .pdf(Спецификация LAS 1.3) это Любой (Any), 0 – Классификация не проводилась (Never Classified), 1 – Нет классификации (Unclassified), 2 – Земная поверхность (Ground), 3 – Низкая растительность (Low Vegetation), 4 – Средняя растительность (Medium Vegetation), 5 – Высокая растительность (High Vegetation), 6 – Здания (Building), 7 – Шум (Noisy Low Point), 8 – Ключевые точки модели (Model Key Point), 9 – Водная поверхность (Water).

Типы данных (Data types) – определяет значение, используемое при построении поверхности.

• Z-значения данных LAS (Las Data Z) – используют значение высоты (рельеф).
• Интенсивность данных LAS – это мощность отраженного лазерного импульса в данной точке. Это значение показывает, какая часть испущенного светового конуса была возвращена назад на приемник. Это значение зависит от того, какая часть светового конуса была возвращена назад (например, крыши зданий отражают 100% излучения, а растительный покров – значительно меньше) и от коэффициента отражения поверхности. Если световой конус отразится от зеркальной поверхности под углом, то на приемник ничего не будет возвращено. Интенсивность используется в качестве вспомогательных данных при идентификации и извлечении пространственных объектов, при классификации точек лидара, а также в качестве замены аэрофотоснимков, если они не доступны. Если данные лидара содержат значения интенсивности, по ним можно получить изображения, напоминающие черно-белые аэрофотоснимки.

Свойства вывода

Свойства выходных данных отвечают за преобразование данных LAS из точек в растр и их отображение.

Размер пиксела (Pixel size) – наименьший размер пиксела, используемый при построении растра. Как правило, если размер пиксела в три раза больше расстояния между точками, пропуски в данных должны быть заполнены (если они не относятся, например, к водным поверхностям).

Необходимо указать размер пиксела при добавлении данных LAS в набор данных мозаики.

Важно знать, что оценка расстояния между точками рассчитывается либо для всех точек, либо только для точек с конкретным типом возвращаемого значения или класса. К примеру, для типа значений, возвращаемых в первую и в последнюю очередь, плотность точек велика; однако, если выбрать только пятый тип возвращаемых значений, плотность будет значительно ниже, при этом средний интервал между точками будет значительно больше. В то же время, тип класса Земная поверхность будет, как правило, насыщен точками, но также в нем будет и много пропусков на местах зданий и деревьев. Если выбрать только точки зданий или высоких деревьев, то пропусков будет еще больше, соответственно, плотность точек будет меньше, а средний интервал между точками – больше.

Вместо этого лучше использовать размер ячейки, который в несколько раз больше, чем средний интервал между точками, но не слишком большой, чтобы иметь возможность определять пробелы и пропуски. Наиболее подходящий размер ячейки – в четыре раза больше расстояния между точками. Например, если интервал считывания данных составляет 1 метр, а размер пиксела равен 4, можно ожидать, что в одной ячейке будет находиться 16 точек.

Значение расстояния между точками, в большинстве случаев, предоставляется поставщиком вместе с файлами точечных данных и может быть просмотрено в файле метаданных. Если это расстояние между точками неизвестно, но имеется в наличии дополнительный модуль ArcGIS 3D Analyst, вы можете использовать инструмент Информация о файле точек (Point File Information) для получения расстояние между точками для заданных файлов данных; в противном случае, введите значение 1, добавьте файлы LAS и просмотрите таблицу атрибутов набора данных мозаики для выбора корректного значения. При необходимости, введенное значение можно исправить функцией LAS в растр.

Биннинг (Binning) – это процесс определения значения пиксела путем анализа точек, попадающих в его пределы. Для этого требуются следующие входные данные:

• Тип агрегирования ячеек (Cell aggregation type) – определяет, какое из Z-значений будет использоваться для построения растровой поверхности, если имеется более одной подходящей точки.

  • Максимум (Maximum) – использует наибольшее Z-значение
  • Минимум (Minimum) – использует наименьшее Z-значение
  • Среднее (Mean) – использует среднее по всем Z-значениям
  • Сумма (Sum) – использует сумму всех Z-значений
  • Средневзвешенное расстояние (Mean Distance Weighted) – использует Z-значение, полученное в результате расчета средневзвешенного расстояния

• Заполнение пропусков (Void filling) – пропуски образуются на местах пикселов растра, где нет ни одной точки лазерного сканирования. Причиной пропусков часто бывают водные объекты, выбор определенного типа класса или исключение каких-либо данных. Заполнение пропусков зачастую необходимо при построении растра земной поверхности.

  • Нет (None) – пропуски не будут заполнены.
  • Простое (Simple) – вычисляет среднее значение по значениям соседних ячеек (вплоть до восьми соседних ячеек). Будет выполнено заполнение только небольших пропусков.
  • Подгонка плоскости/ОВР (Plane Fitting/IDW) – сначала применяется метод Простой (Simple), затем используется метод подгонки плоскости. Если ошибка слишком велика, применяется алгоритм обратно взвешенных расстояний. Если ширина или высота прямоугольника, описывающего пропуск, превышает значение Максимальная ширина (Maximum width), то данный пропуск не заполняется.
• Максимальная ширина (Maximum width) – значение ширины, используемое в качестве ограничения при заполнении пропусков по методу Подгонка плоскости/ОВР. Измеряется в единицах системы пространственной привязки файла LAS. Максимальная ширина не будет использоваться, если поле оставлено пустым или введен 0.

Об ограничениях в применении метода Подгонка плоскости/ОВР (Plane Fitting/IDW) вы можете узнать в разделе Добавление данных лазерного сканирования в набор данных мозаики.

Триангуляция (Triangulation) – в первую очередь, посредством триангуляции Делоне, создается сеть нерегулярных треугольников (поверхность, состоящая из ребер и точек), которая затем подлежит преобразованию в растр. Этот метод рекомендуется для данных лазерного сканирования низкой плотности, когда биннинг не дает удовлетворительных результатов или когда, при приближении какой-либо области, оказывается видна поверхность из точек низкой плотности.

Подсказка:

Если размер ячейки в три-четыре раза больше, чем средний интервал между точками, вы спокойно можете использовать разбиение на интервалы (binning). Если размер ячейки меньше, чем интервал, вы можете попробовать начать биннинг с выключенной функцией заполнением пустот. Если результирующий растр главным образом состоит из пустот и имеет только несколько заполненных данными ячеек, биннинг не произведет какого-либо значимого эффекта на растр высот. Вам необходимо увеличить размер пиксела или перейти к триангуляции. Если в результирующем растре достаточно равномерно распределяются данные и пустоты, и имеется только несколько пустот среднего размера, вы можете использовать биннинг с включенным заполнением пустот. Щелкните стрелку меню Заполнение пустот (Void filling) и выберите либо Простой (Simple), либо Равномерное заполнение/инструмент IDW (Plane Fitting/IDW).

Коэффициент Z – коэффициент масштабирования, используемый при конвертации Z-значений. Коэффициент масштабирования используется для двух целей: (1) для конвертации единиц измерения высоты (например, метров или футов) в единицы горизонтальных координат (футы, метры или градусы); (2) для добавления эффекта вертикального преувеличения рельефа.

Для конвертации из футов в метры или наоборот, см. таблицу ниже. Например, если Z-значения измеряются в футах, а единицы измерения набора данных мозаики – метры, то применяется коэффициент 0,3048 для конвертации единиц измерения высоты из футов в метры (1 фут = 0,3048 метра).

Он также удобен, если данные имеют географическую систему координат (например, GCS_WGS 84 с использованием координат широты и долготы), при этом высота измеряется в метрах. В этом случае, вам необходимо конвертировать из метров в градусы (0.00001; см. ниже). Значения коэффициента для конвертации в градусы являются приближением.

Коэффициент преобразования между футами и метрами.

От	До
	Feet (Футы)	Meters (Метры)
Feet (Футы)	1	0.3048
Meters (Метры)	3.28084	1

Коэффициент преобразования между футами и метрами.

Чтобы применить вертикальный масштаб, вы должны умножить коэффициент конвертации на коэффициент масштаба. Например, если и высотные, и плановые координаты набора данных измеряются в метрах, и требуется преувеличить рельеф в 10 раз, коэффициент масштабирования будет равен коэффициенту конвертации единиц (1), умноженному на коэффициент вертикального преувеличения (10), то есть 10. Другой пример, если Z-значения измеряются в метрах, а набор данных имеет географическую систему координат (в градусах), необходимо умножить коэффициент конвертации единиц (0,00001) на 10, получив значение 0,0001.

Папка кэша (Cache folder) – местоположение для хранения кэшированных поверхностей LAS. По умолчанию производится построение кэша и его размещение в папке рядом с набором данных мозаики. Это папка имеет то же имя, что и база геоданных, с расширением .cache. Однако если набор данных мозаики создается в базе геоданных ArcSDE, кэш будет создан в самой базе геоданных.

Число кэшированных поверхностей (Number of cached surfaces) – максимальное число кэшей, создаваемых для данной поверхности с использованием различных свойств (из данного диалогового окна). Например, при добавлении одного набора данных LAS может быть построена поверхность, отображающая все точки, но вы можете захотеть отобразить только точки с классом земной поверхности из того же набора данных. Для визуализации данных двумя различными способами требуется создание двух кэшей. При значении 0, кэширование будет отключено, а существующий кэш будет очищен.

Отключиться от файлов LAS (Disconnect from LAS files) – отметьте этот пункт, если вы не хотите связывать ваш набор данных мозаики с исходными файлами LAS. Если вы используете эту опцию, для отображения набора данных мозаики будет использоваться кэш. Использование кэшированных файлов вместо исходных файлов LAS повышает быстродействие; это особенно верно для набора данных мозаики, источником которого являются файлы LAS, его производительность может быть низкой из-за плохого сетевого подключения или из-за замедления сервера данных. Если сервис становится слишком медленным, нет смысла его использовать.

Отображение данные LAS может требовать большого количества вычислительных ресурсов. При отключенном кэшировании, отображение некоторых поверхностей может занять несколько минут. Построение кэша происходит в следующих случаях:

• При просмотре набора данных мозаики, в котором для построения изображения мозаики используются файлы LAS.
• При построении обзорных изображений.
• Инструмент Синхронизировать набор данных мозаики (Synchronize Mosaic Dataset) работает с включенной опцией Построить кэш элементов (Build Item Cache).

Обновление кэша происходит, когда:

• Произошло обновление входных данных.
• Кэш удален или отсутствует.
• Параметры функции установлены так, что определена поверхность, отличная от той, для которой был построен кэш (например, используется другой Тип возвращаемых значений (Return type)).