ArcGIS平臺中LiDAR數據三維城市建模

　　1.前言

　　三維模型數據生產(chǎn)按照其工作內容劃分為：數據獲取、激光數據處理、模型制作、屬性數據匹配以及可視化瀏覽等方面。其模型詳細程度決定建模作業(yè)過(guò)程的難易程度。

　　2.數據處理

　　2.1 數據源

　　三維城市建模的數據源主要包括不同比例尺的地形圖數據、遙感影像數據以及攝影測量數據等。為滿(mǎn)足本次建模要求，具體數據如下：某大學(xué)所在地LiDAR點(diǎn)云數據（LAS）、DEM數據、hillshades數據、遙感影像數據。

　　2.2 數據處理

　　由點(diǎn)數據插值生成柵格面的方法有很多，綜合運算效率和插值的效果看，我們采用三角網(wǎng)插值法來(lái)對點(diǎn)云數據進(jìn)行插值。從 LiDAR 數據上分類(lèi)出植被，裸地等區域，就可以近似地生成地勢面，進(jìn)而生成DEM。

　　生成DEM：（1）由于原數據是LAS文件不能直接進(jìn)行處理，因此先生成LAS數據集。在A(yíng)rcGIS中的操作：LAS文件→Create LAS Dataset；（2）LAS Dataset→LAS Dataset to TIN；（3）TIN→TIN to Raster（DEM）。

　　3.建模

　　LiDAR數據的幾何精度雖然高，也不能精確分類(lèi)。因此，在已有的地形數據的輔助下進(jìn)行分類(lèi)可以很好地提高分類(lèi)精度，如利用當地的遙感影像和地形數據輔助分類(lèi)地物。

　　分辨出建筑物區域以后，需要提取出建筑物的邊緣輪廓，對輪廓規格化。在 ArcGIS中，以Tin為基準在Z方向延伸，近似表示建筑物等三維實(shí)體的方法，大大簡(jiǎn)化了建模，也利于模型的管理。

　　目前來(lái)說(shuō)機載激光雷達數據的分類(lèi)算法雖多，但是算法仍不夠成熟，并不能保證所有點(diǎn)均被正確的劃分。因此必須要加以人工分類(lèi)輔助。對于建筑物提取來(lái)說(shuō)，最易錯分的點(diǎn)往往位于建筑物與植被高度相同，且在空間上有所重合的地方。而對于具體的數據可對原始的分類(lèi)進(jìn)行擴充，以保證分類(lèi)表達的準確。人工分類(lèi)的過(guò)程并不復雜，但是卻占用大量的時(shí)間，可以引入遙感影像數據等輔助人工分類(lèi)，提高工作效率以及分類(lèi)精度。

　　4.屬性數據匹配

　　城市空間是以地表為依托，向空中和地下延伸的立體空間。三維地理實(shí)體需要放在能夠表現地形地貌的數字地形模型上。

　　對于A(yíng)rcGIS的GeoDatabase數據格式來(lái)說(shuō)，在A(yíng)rcGIS系統中的ArcMap平臺可以為這些建筑物的圖形添加屬性信息。

　　5.可視化瀏覽

　　三維可視化應用主要包括可視化導航與操作、可視化效果調配、動(dòng)畫(huà)實(shí)時(shí)飛行、可視化查詢(xún)與三維分析等?？舍槍δＰ陀猛具x擇適當的軟件平臺：對于精度要求不高的模型，ArcGIS平臺即可滿(mǎn)足要求。

　　啟動(dòng)ArcGIS軟件系列的ArcScene，通過(guò)圖層屬性設置高程或使用表面設置高程。將表示城市表面的Tin 數據，描述建筑物、道路、水體等的點(diǎn)、線(xiàn)、面數據載入ArcScene平臺。描述建筑物的數據以相應的Tin數據為高程基準，根據各個(gè)屬性數據庫中的相應的數值進(jìn)行豎直方向的延伸。調整各個(gè)圖形的顏色和透明率以加強模型的三維視覺(jué)效果。

　　6.結論

　　基于LiDAR建立三維城市模型是當前的的一個(gè)研究熱點(diǎn)。數字高程模型（DEM）的建立和建筑物模型的建立是其中的兩個(gè)主要問(wèn)題。就本次建模來(lái)說(shuō)存在的問(wèn)題有：LAS點(diǎn)云數據量過(guò)大，導致數據處理效率不高；目前尚未有城市模型標準，無(wú)法對三維模型進(jìn)行量化的評價(jià)。

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