Географическая привязка облаков точек лидара: пошаговое руководство

При съемке объекта или сооружения с помощью мобильного или портативного сканера LiDAR на базе SLAM полученное облако точек не привязано к каким-либо реальным координатам. Вместо этого облако точек располагается относительно исходной точки сканирования или места начала сбора данных. Чтобы интегрировать облако точек с другими наборами данных (например, аэрофотосъемкой, топографией, ГИС), вам необходимо обработать его и связать с геопространственной системой координат. В этой статье вы познакомитесь с тремя общими методами пространственной привязки облаков точек: использование наземных контрольных точек (GCP), выравнивание с набором данных здания с географической привязкой и регистрация в уже привязанном облаке точек.

Все обсуждаемые здесь методы включают обработку облака точек лидара посредством статического преобразования. Этот процесс автоматически адаптирует ориентацию и расположение облака точек к соответствующей системе координат, не изменяя его форму, размер или масштаб и не вызывая каких-либо искажений.

Метод 1. Географическая привязка облаков точек лидара с использованием наземных контрольных точек (GCP)

Если ваши наборы данных еще не имеют географической привязки, вам необходимо зарегистрировать облако точек лидара на физических объектах с известными местоположениями. Самый простой способ сделать это - использовать наземные контрольные точки (GCP), которые представляют собой большие цели, которые вы размещаете или идентифицируете на своем участке перед сканированием. Независимо исследуя эти цели, вы можете определить их реальные координаты и использовать их в качестве основы для географической привязки вашего облака точек лидара.

Советы по выбору эффективных GCP:

При разработке стратегии GCP имейте в виду следующие советы:

• Выбирайте цели с высоким цветовым контрастом для лучшей видимости в облаке точек RGB и избегайте мелких объектов, таких как дорожные гвозди, которые может быть трудно идентифицировать и найти.
  
• Выбирайте объекты, расположенные близко к уровню земли, и избегайте возвышенных сооружений, таких как здания, которые на изображениях могут выглядеть явно наклоненными.
  
• Теней лучше избегать, поскольку они не постоянны и могут меняться между изображениями.
  
• Будьте осторожны при выборе общих или повторяющихся объектов, поскольку их точное определение может оказаться затруднительным.
  
• Всегда идентифицируйте предполагаемые опорные точки на необработанном изображении перед использованием GPS или наземной съемки в полевых условиях.
  
• Широкое распространение опорных точек с разными высотами повысит точность вашей модели и, когда это возможно, используйте области перекрытия между двумя или более изображениями для многократного захвата одной и той же наземной координаты.
  

Процедура геопривязки с использованием опорных точек

Разместите минимум четыре опорные точки на участке вашего проекта, обследуйте их, определите их геопространственные координаты с помощью тахеометра или системы GNSS и просканируйте свой участок, гарантируя захват всех контрольных точек. Затем вы можете использовать программное обеспечение, чтобы загрузить информацию о координатах из ваших опорных точек.

Метод 2. Выравнивание облаков точек лидара по моделям зданий или чертежам с географической привязкой

Если у вас есть данные с географической привязкой для вашего проекта, с которыми вы можете выровнять облако точек лидара, это служит еще одним методом географической привязки вашего облака точек. Откройте модели или чертежи зданий с географической привязкой рядом с облаком точек лидара в предпочитаемом вами инструменте САПР или BIM и выровняйте облако точек со зданием, используя опорные точки, такие как углы здания или фундамент.

Метод 3. Регистрация облаков точек лидара в уже существующем облаке точек с географической привязкой

Этот метод еще больше упрощает процесс. Если у вас уже есть облако точек лидара с географической привязкой для вашего участка, вы можете зарегистрировать в нем новое облако точек, тем самым создав географическую привязку нового облака точек. Для этого просто используйте функцию регистрации облаков в предпочитаемом вами программном обеспечении для работы с облаками точек.

Заключение

Существует несколько способов геопривязки ваших данных лидара, что обеспечивает надежный метод в зависимости от инструментов и программных приложений, имеющихся в распоряжении вашей команды. Здесь мы рассмотрели наиболее распространенные методы, но другие варианты могут больше подходить для вашего конкретного проекта и возможностей команды.