• Главная
•  > 
• Публикации

Программное обеспечение VG4D SmartLiDARTM для анализа и обработки данных лазерного сканирования

Информация, получаемая посредством современных лазерных воздушных и мобильных сканирующих систем, включает в себя измеренные дальности, интенсивность отраженного сигнала и цифровые фотоизображения. При этом для обработки каждого вид информации требуется программное обеспечение, созданное специально для решения конкретных прикладных задач. Оно должно не только принимать большие массивы данных и производить их автоматическую обработку, но и эффективно идентифицировать и извлекать характерные объекты. Программный продукт Virtual Geomatics VG4D SmartLiDAR^TM представляет собой полнофункциональную автономную среду для обработки трехмерных данных, которая удовлетворяет самым строгим требованиям к производительности и делает процесс обработки простым и весьма эффективным.

Составные части программного продукта VG4D SmartLiDARTM

Обозреватель SmartLiDAR – это базовый компонент программы VG4D SmartLiDAR. Он делает возможным обработку любых типов лазерно-локационных данных и имеет мощное и автономное ядро, разработанное для манипулирования большими массивами данных (миллиарды точек). Располагая мощным набором инструментов для извлечения информации, он позволяет одним щелчком мыши создавать цифровые модели рельефа, местности, строить горизонтали и модели ESRI. Благодаря функции объединения лазерно-локационных данных и цифровых изображений, «Обозреватель» существенно облегчает процесс трехмерной визуализации больших наборов точечных данных, в том числе - нескольких маршрутов одновременно. Среди его технологических возможностей хочется особо подчеркнуть надежный алгоритм трансформации и импорта с уникальной функцией «многозначного» экспорта данных и функцию ручного редактирования для окончательной доводки результатов.

Модуль калибровки

Программный модуль Lidar Calibrator располагает полным набором инструментов для выполнения калибровочных процедур. Данный модуль предоставляет простой и удобный способ калибровки лазерно-локационных данных воздушного и мобильного сканирования, выполняя уравнивание по маршруту и контрольным точкам и многое другое. При этом гарантируется корректность данных и решение проблем, возникающих в ходе уравнивания.

Модуль интеллектуальной классификации

Интеллектуальная классификация позволяет извлекать ключевые элементы: осевые линии дорог, ограды, разделительные линии, железные дороги, ЛЭП, здания и многое другое, что отвечает требованиям PTC, NERC, FERC, ADAS. Он позволяет проводить систематизацию и интеграцию с кодами объекта (PLS‐CADD, DOT, код объекта, пользовательские списки и т. д.) и автоматическое внедрение объектного кода в отчетную документацию для дальнейшей обработки в системах CAD и ГИС. Имеет возможность ручного редактирования для улучшения качества автоматической оцифровки.

Инструментальный модуль

Инструментальный модуль SmartLiDAR снабжен высокопроизводительными утилитами для анализа, трансформации и обработки любых типов лазерно-локационных данных

Инструменты трансформации

Дают возможность проводить уравнивание по XYZ, поворот, масштабирование, удаление шума; объединять LAS данные, делать разделение и подвыборку, обновлять заголовков LAS.

Инструменты анализа

Включают в себя инструменты отображение информации LAS файлов, анализа плотности точек, уклона, градиента, характеристик рельефа, извлечения контрольных точек LAS, сечений и профилей и ряд других функций

Инструменты растеризации

Позволяют производить конвертацию данных между растровым и точечным форматами, делать ортографическое преобразование, оперировать с файлами GeoTIFF и многое другое.

Модуль трансформации

Модуль трансформации данных делает возможной быструю, эффективную и производительную трансформации 3D координат

Модуль управления базами данных

Модуль управления цифровыми объектами SmartLiDAR предлагает мощный функционал для идентификации и атрибутирования корпоративных цифровых объектов. Данный модуль позволяет пользователям просматривать лазерно-локационные данные и цифровые снимки, одновременно с оцифровкой и извлечением атрибутивной информации. Программное обеспечение позволяет гибко интегрировать существующие базы данных ГИС и работать с «сырыми» данными – снимками и облаками точек.

Модуль интеграции в системы ГИС

Модуль интеграции обеспечивает легкую функциональную совместимость с существующими приложениями ГИС и осуществляет векторное преобразование полигонами, добавление записи ID, преобразование полилиний в полигон и обратно, инструмент «Shape/GIS» для объединения, поиска, удаления, обрезки, перепроектирования, преобразования ГИС-форм и другое.

Модуль полевого анализа

Модуль полевого анализа LiDAR Field Analyzer предлагает широкий выбор инструментов, разработанных для идентификации и измерения качества лазерно-локационных данных непосредственно после их сбора в поле. Интеллектуальный интерфейс трехмерной визуализации и создания отчетов позволяет инженерам проводить анализ полевых данных непосредственно после их сбора, исключая тем самым выполнение повторной съемки.

Модуль определения опорного направления

Модуль определения опорного направления SmartLiDAR предлагает простой, но функциональный 3D интерфейс для быстрого и легкого определения корректных значений отклонений углов крена тангажа и рысканья для авиационных и мобильных лидаров, используя только два противостоящих маршрута. Инструменты визуальной обратной связи позволяют пользователям в режиме реального времени осуществлять корректировку данных и автоматически вычислять корректные смещения от опорного направления, необходимые для точной калибровки сенсора.

Этапы обработки данных, получаемых с помощью мобильной сканирующей системы, установленной на железнодорожную платформу

Этап 1. «Извлечение рельсов»

«Извлечение железнодорожных рельсов» - процедура выбора пар связующих точек в начале и конце участка пути. Алгоритм автоматически идентифицирует и извлекает нитки рельсов и создает файлы 3D - полилиний (*.shp – файлы). При этом программа отрабатывает все варианты ниток рельсов, в нашем случае - главный путь, вторичный путь, боковой (обгонный) путь и одиночный рельсовый путь. Сразу после «извлечения рельсов» запускается процесс оценки качества QA/QC.

Этап 2. Извлечение характерных объектов

Процесс извлечения объектов представляет собой идентификацию всех структурных элементов вдоль ж/д полотна с присоединением существующей атрибутивной информации, полученной из существующих баз данных ГИС, к новой базе данных, создаваемой с помощью модуля VG4D LiDAR Analyzer.

В модуле VG4D LiDAR Analyzer присутствуют два метода для локализации характерных объектов по облаку точек:

1. Использование существующих данных ГИС. Информация о местоположении каждого характерного объекта необходима для формирования LAS – файла. Алгоритм осуществляет поиск совпадений для каждого характерного объекта по облаку точек, создавая рабочий набор данных. После завершения анализа, появляется диалоговое окно, отображающее список всех характерных объектов, найденных в данном блоке.
   Модуль LiDAR Analyzer позволяет по желанию пользователя показывать цифровое изображение характерного объекта для более полной его идентификации.

2. Информация по снимкам. В этой процедуре, вместо регенерации плотного облака точек, пользователь осуществляет поиск по файлам цифровых изображений, и после локализации характерного объекта, выполняет щелчок для отображения объекта на облаке точек. Программа сравнивает информацию по координатам характерного объекта и отображает соответствующую информацию по LAS файлу.

   Пользователь анализирует цифровое изображение и сравнивает данные по облаку точек для выяснения точного местоположения характерного объекта.

В обоих методах характерный объект сохраняется как *.shp-файл, файл снимка и определенный пользователем LAS–файл. Данный процесс, с использованием любого из методов, требует приблизительно 30 секунд на один характерный объект.

Этап 3. Соединение и взаимосвязь вершин центральной линии пути с характерным объектом

На этом этапе выполняется привязка каждого характерного объекта к точке пересечения центральной линии ж/д полотна с перпендикуляром от центра характерного объекта к центральной линии пути. В данном проекте, включающем в себя 500 км пути, содержится примерно 5 характерных объектов на 1 км.

Выходная продукция

Выходная продукция (поставляемые данные) включает в себя:

•  3D–полилинии в файлах *.shp для центральной (осевой) линии пути,
• трехмерные облака точек в файлах *.LAS для характерных объектов,
• .jpeg–файлы изображений характерных объектов,
• 3D референсные линии в виде *.shp - файлов.

 Для каждого файла *.shp присутствует соответствующий *.shx файл и файл базы данных *.dbf.  

Заключение

Непрекращающиеся исследования в области создания совершенных продуктов для обработки данных ведут к созданию все новых и новых программ и приложений, имеющих новые функции, все более высокую производительность и теперь уже практически неограниченные возможности. Приведенный пример использования программного продукта Virtual Geomatics SmartLiDAR демонстрирует его потенциал для обработки данных, полученных при лазерном сканировании линейный объектов в условиях плотного дорожного трафика с соблюдением мер безопасности для всего персонала. Совместное использование мобильной лазерной сканирующей системы Optech Lynx Mobile Mapper и Virtual Geomatics SmartLiDAR обеспечило заказчика высококачественными данными строго в установленные сроки. По оценке специалистов, программный продукт Virtual Geomatics SmartLiDAR на сегодняшний день является одним из самых эффективных и простых в использовании инструментов для обработки данных лазерного сканирования.

А.А.Ковров, НПК "Йена Инструмент"

Скачать статью