Global Mapper LiDAR模块 您知多少?

Global Mapper软件相信大家都不陌生,从V15版本引入的LiDAR模块如今在全球的LiDAR处理领域已是一支非常重要的力量,特别是V19版本新推出的Pixel-to-Points工具可以说给Global Mapper产品功能带来了革命性的变化,Global Mapper LiDAR模块继承了Global Mapper标准版高性价比的特点, 它的成本只是同类软件产品的一小部分,对于使用或管理地面或机载激光雷达以及其他点云数据集的任何人来说都是必备的工具!


LiDAR模块概述

Global Mapper LiDAR模块是该软件的可选增强功能,可提供众多先进的LiDAR处理工具,包括Pixels-to-Points™,用于从一系列图像中创建摄影测量点云,自动点云分类,自动提取建筑物,树木和电力线,断面查看和点云编辑,自定义数字化或提取三维线和面要素,更快的表面生成,LiDAR质量控制,以及更多。


LiDAR模块提供的主要功能

  • Pixels-to-Points工具,用于从重叠图像创建高密度点云,同步生成正射镶嵌影像和3D Mesh
  • 方便的LiDAR工具栏,可轻松访问关键的编辑和分析功能
  • 多个网格化选项,可实现更快的DSM或DTM生成
  • 访问包含十亿或更多点的点云文件
  • 自动点分类工具,可自动区分未分类层中的建筑物,地面,植被和电力线以及地上公用电缆
  • 要素提取功能可自动创建3D建筑物俯视轮廓,树木和电力线
  • 使用Global Mapper的路径断面工具在垂直透视图中查看和编辑点云
  • 使用垂直断面功能进行3D数字化或自定义特征提取
  • 高级过滤选项,可有效删除错误或不需要的点
  • 可定制的噪声点检测和重新分类
  • 用于简化工作流程的LiDAR脚本命令
  • 从底层图像或网格图层进行点着色
  • 用于使用地面控制点校正点云高程的LiDAR QC工具
  • 多种点云可视化选项,包括分类、强度、高程、RGB和点密度
  • 支持报告LiDAR统计数据
  • 支持导入和导出最常见的点云格式
  • 支持NIR(近红外)点属性,可选择创建NDVI或NDWI网格
  • LiDAR排序优化,提高显示和分析速度。

Pixels-to-Points™

这款功能强大的工具随着LiDAR模块的19版本推出,可以从一系列重叠图像(例如无人机收集的带地理标记的图像)中创建像LiDAR点云一样的高密度3D点云。使用模块的附加功能,随后可以处理此点云以识别和重新分类地面,建筑物和其他常见分类类型,并根据需要过滤和编辑数据。

将图像转换为点云

点云生成的摄影测量原理

采用摄影测量原理(基于影像进行测量),目前处于测试版的Pixels-to-Points工具分析相邻图像中可识别物体之间的关系,以确定相应表面的三维坐标。作为点生成过程的副产品,Pixels-to-Points工具可以通过对每个点中的RGB值进行网格化来创建正射校正图像,以及具有照片级逼真纹理的3D Mesh。

像素到点工具的工作原理

创建点云的过程首先将图像简单加载到“像素到点”对话框中。为获得最佳效果,建议至少60%重叠并均匀分布从不同角度拍摄的照片。可以预览单个图像,并且可以移除最终点云不需要的图像。然后可以应用各种设置来确定输出质量,分析方法等。最后,可以可选地添加地面控制点以调整点云的水平和垂直定位。处理完成后,点云将自动添加到当前工作空间。在导出到任何支持的点云格式(包括LAS和LAZ)之前,可以对其进行进一步处理或编辑。

Pixels-to-Points过程占用大量内存,可能需要几个小时才能处理完,具体取决于输入数据和质量设置。建议在具有至少16GB 内存的专用计算机上执行此过程。Pixels-to-Points工具还需要64位操作系统。


自动重新分类

基于LiDAR文件或点云的几何属性和其他特性,LiDAR模块的自动重分类工具能够准确识别并自动重新分类代表重要点要素类型的点。首先是识别地面点,用于创建DTM或裸地模型。在剩余的地面以上点云内,可以应用特定算法来识别和重新分类高植被、建筑物、电力线或公用电缆。Global Mapper LiDAR模块具有改进的分类算法,可通过“地面分类”对话框中的控制参数过滤出可能的建筑物,树木和电力线等要素。具有多核的机器将实现更快的地面点自动分类。用户还可以对所选择的点执行自动分类以加速处理。

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自动分类前的测试数据
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建筑物和树木的自动分类之后
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电力线的分类

手动重新分类

使用七种不同的分类类型快速重新分类点。

  • 地面点
  • 高植被点
  • 中等植被点
  • 低植被点
  • 建筑物点
  • 传输塔点
  • 水体点
  • 噪声点
  • 模型关键点

有效的噪声消除

针对LiDAR用户的主要关注点,Global Mapper LiDAR模块提供了一种有效且高效的方法来消除点云数据中的噪声。这个强大的过滤工具可以重新分类或自动删除超出本地区域内超出地面阈值的规定高度或海拔高程的任何点。


LiDAR质量控制

LiDAR模块提供了一系列用于提高点云质量的工具。点可以手动或自动重新分类,裁剪到感兴趣区域的范围,并且可以自动识别和去除噪声点。LiDAR模块提供了一种用于验证点云垂直精度的工具。使用测量的地面控制点,可以检查并调整整个层中的高程值(如有必要)。


高级LiDAR过滤选项

从“配置窗口”中的“选项”选项卡访问LiDAR过滤选项,以便按分类和/或回波类型轻松过滤。并在导出、网格化和从点云中选择时按类别、高程、颜色、扫描角度、源ID、强度、地上高度、NDVI和NDWI(如果可用)和回波类型过滤LiDAR点。


自动提取建筑物,树木和输电线

特征提取允许用户渲染建筑物,树木和电力线,以更好地可视化LiDAR数据。Global Mapper Lidar模块使用户能够轻松快速地进行特征提取,将适当分类的激光雷达点渲染为2D和3D特征对象。这些强大的数据将帮助那些希望用逼真的代表性对象创建更好,更精确的地球模型的用户。


自定义3D数字化和要素提取

使用新的垂直路径剖面功能,垂直于通过点云的定义路径创建一系列自定义间隔横截面视图。可以在每个连续的断面视图内以规则的间隔快速准确地放置3D顶点。序列完成后,使用Global Mapper的标准数字化工具创建3D线性或区域特征。这是用于从高分辨率点云数据描绘路缘石,公用电缆,管道,排水沟或建筑屋顶线的理想工具。


更快的网格化功能

借助强大的网格技术,可以更快,更灵活地创建高程表面,包括通过分级以及其他技术进行智能抽取。


路径断面编辑

该模块还包括直接在路径断面查看器中利用LiDAR工具栏的功能,以便更快地管理、编辑和重新分类点。该模块包括两个选择选项,用于在“路径断面”查看器中选择点,通过单击和拖动方法进行选择,或通过绘制自定义多边形来选择点。

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结束语

随着LiDAR数据应用快速增长,LiDAR模块通过一系列强大的点云处理工具和卓越的地形创建功能,对Global Mapper的标准版本进行了补充。Global Mapper LiDAR模块继承了Global Mapper标准版高性价比的特点,新的Pixel-to-Points工具可以说是产品功能革命性的变化,并将大大扩展Global Mapper相关领域的应用空间。

Global Mapper学术实验室课程

Global Mapper 学术课程是一系列动手操作的教学指南,提供关于软件某些关键功能的逐步说明。这些实验室文档由Blue Marble应用专家开发,旨在帮助将Global Mapper部署到学术界,同时介绍GIS的一些基本原理。

Global Mapper非常适合满足大多数教师和学生的GIS需求,尤其针对那些更广泛的研究领域来说GIS是其必不可少的基础。通过将强大的GIS数据处理和分析功能与设计简单性相结合,Global Mapper使教师能够专注于空间技术的实际应用,而不是花费宝贵的课堂时间教授学生如何操作软件。

学术实验室课程是作为一系列PDF文件交付的,为学生提供规定工作流程以达到确定的结论。每个实验室课程还包括一个自由形式的练习,要求参与者在解决问题的场景中使用实验室中学到的知识和技能。必要的数据文件包含在内,并可以自由复制到每个学生的计算机上。实验参与者必须将任何导出的数据或文件保存在本地文件夹中,这将使教师有机会评估学生的工作并根据需要提供帮助。每个实验室的介绍都提供了具体说明。

GIS课程主题

Global Mapper学术课程包括以下主题:

  • GIS基本原理简介

本实验涉及向地图添加空间数据的基本过程以及使用数字化仪创建、编辑和查询矢量特征。它还涵盖了一些简单的栅格处理过程,并讨论了导出或共享数据的各种选项。

  • 生成地形表面并使用LiDAR数据创建等高线

本实验将介绍将LiDAR点云转换为网格数字表面模型的过程。一路上,它还涵盖了LiDAR编辑,可视化选项和3D建模。实验课以shapefile格式创建和导出高程等高线结束。

  • 操作属性和创建专题图

几何纠正是将地理参数应用于简单图像文件的过程。本实验涵盖了使用在线地图数据集或已知坐标校正各种图像的几种方法。

  • 从栅格图层中提取矢量要素

在本实验中,分析了各种栅格文件,并通过识别文件中的颜色或高程范围来创建矢量多边形。这种矢量化过程可以消除在影像数字化时通常使用的耗时数字化或跟踪过程。

  • 创建一个流域模型

本实验介绍了从地形表面划分排水模式和集水区的过程。具体的工作流程包括水流分析和提取流域边界。

  • LiDAR分类和提取

本实验利用公开可用的LiDAR数据,对建筑物和树木的点进行识别和重新分类。重新分类的点然后用于提取3D矢量特征。

  • 使用栅格计算器

栅格计算涉及基于与多波段栅格影像中每个像素的值的数值计算。在本实验中,我们使用Landsat影像的近红外和红色波段来计算NDVI。


所有实验参与者必须使用完全许可的Global Mapper版本。有关教育软件许可的问题以及有关允许在多台计算机上同时使用的教育许可选项的信息,请联系北京易凯图科技有限公司(13581809091,sales@ecarto-bj.com)。

如需获取上述Global Mapper自学教程及样例数据,请“注册”提交信息后,即可下载。

从学生角度看待Global Mapper

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缅因州的热图显示了该州通信塔的集群情况。

Global Mapper的每个用户都有自己的故事,关于他们如何开始使用该应用程序。有些人通过口头传播了解该产品,其他人可能会在使用Global Mapper的地方找到工作,有些人可能在当地的展会上看到了Blue Marble Geographics展台。对于我和许多其他年轻的GIS专业人员来说,在我们的职业生涯中,了解Global Mapper正是我们正在学习大学的核心GIS概念的关键阶段。

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一张历史地图被纠正到最近中央公园open street map上。 Global Mapper中的卷帘工具显示了纠正过程的准确性。

工作流建立学生对GIS概念的信心

我的关注来自Blue Marble Geographics提供给我的大学的学术实验室。他们免费提供到美国和加拿大的大学。这些实验室涵盖从GIS基本原理介绍到使用不同类型数据(包括LiDAR)的工作流程。虽然许多地理信息系统术语听起来对新用户来说很有难度,但实验室教学是很好的教授Global Mapper 和基本地理信息系统概念的好方法。作为一名学生,这些实验室允许我通过按照分步指南和图像补充来熟悉应用程序中的工具和流程。我都能完成六个章节中的工作流程,这对于学生参加GIS入门课程而言无疑是一种信心助推器。

我还记得实验室里学的许多工作流程。 Georeferencing工具和热图分析对我来说是特别突出的。他们不仅易于理解而且富有教育意义。我能够实时学习和应用栅格处理和纠正的概念。由于Global Mapper的用户友好界面,我可以专注于学习GIS概念,而不用花费时间在应用程序中努力导航。

这些可能被忽略的学术实验室的另一个重要方面是有机会将每节中所涉及的内容应用于其他情况。每个实验室课程结束时都会有一个最终练习,它将采用重要的概念,然后为学生提供基本的指导和数据,以使用不同的数据完成类似的任务。例如,在第1部分中,最后的练习是让学生将缅因州的城镇多边形和医院点的shp文件一起,并要求显示缅因州每个城镇内的医院分布。完成练习后,我感到很有信心利用这些数据及我在第一次练习中学到的GIS概念,生成代表该分布的最终产品。

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使用Global Mapper重新分类的LiDAR数据之前(左侧)和之后(右侧)

Blue Marble的学术实验室课程不断发展

现在,作为Blue Marble Geographics的一名员工,我一直在致力于更新V19版本的学术实验室课程,并纳入此版本中的新功能和增强功能。最重要的更新涉及所有查询工作流程以反映新的多变量属性查询工具。作为一名学生,我发现这个过程很困难,因为如果不运行两个单独的搜索,您无法构建复合查询。现在这个过程是流线型的,因此您可以同时搜索两个单独的值或属性(实验1第5节)。我们增加了两个新实验来加强我们的课程。这些包括使用栅格计算器进行NDVI计算,以及基本的LiDAR处理,如分类和特征提取。随着Global Mapper功能的扩展和GIS行业LiDAR应用的增加,我们认为这两种工作流程应该可以在学术实验室中使用。

我们的学术实验室随着Global Mapper的每个版本不断发展。许多对我们软件的更新都是由学生反馈启动的。包括我自己在内的缅因大学的学生一直在编写关于他们在应用中喜欢什么以及他们希望看到什么改变的评论。这些评论一直在改变,因为许多使用Global Mapper18之前版本的学生主要指出外观和感觉过于“复古”,并且更新的用户界面对Global Mapper有利。我记得说过同样的事情,但是当带有一个现代化且引人入胜的界面的18版本发布时,我知道学生会喜欢这个变化。现在,当更新学术实验室课程以配合第19版时,我考虑了许多学生的意见,并提供了更多解释,说明为什么需要某些步骤。学生们还对未来应该添加到Global Mapper的工具提出了很好的建议,我会将这些好的意见反馈给开发人员。我们努力做到以用户为驱动进行研发,其中用户还包括学生。

我们的学术实验室课程是学生在探索易于使用的GIS应用程序的同时学习GIS概念的好方法。这些实验室课程帮助我开始了我在GIS行业的职业生涯,并且可以为您或您的学生做同样的事情。如果您对学术实验室许可计划或学术实验室课程有任何疑问,请联系北京易凯图科技有限公司(010-8860 0210,sales@ecarto-bj.com

如需获取上述Global Mapper教学课程,请“注册”提交信息后,即可下载。

本文作者:Janet Leese是Blue Marble Geographics的应用专家。她提供技术支持,并致力于更新学术实验室和其他自学培训材料。在2016年加入Blue Marble之前,Leese在缅因大学获得了野生动物生态学学士学位。

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编译:陈春华,北京易凯图科技有限公司