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基于ArcGIS的云存储云测图实现方法

[日期:2017-08-31] 来源:  作者: [字体: ]

  传统的RTK 或全站仪普遍都是单点定位,三维激光扫描仪应用到测绘行业中,为数字测图提供了一种高时空分辨率且连续的高精度数据源。特别是移动三维激光测量技术,它可以在快速行驶过程中获取三维激光点云和全景数据。将点云全景数据通过MogoDB在数据服务器上进行管理,可确保数据的安全性和完整性。ArcGIS是专业的GIS平台软件,人们可以在ArcGIS中将点云数据作为底图并结合全景进行数字测图,给使用ArcGIS进行测图的专业人员提供了一种高效且直观的测图模式,将大量高强度的外业工作转移到内业完成。为此,在ArcGIS 平台上二次开发海达云存储三维激光点云测图插件,让内业人员下载作业区域的点云和全景数据,在局域网内协同进行数字测图,具有一定的现实意义。

  1.数据来源

  本文所用到的数据为武汉海达数云技术有限公司独立研发的HiScan-Z高精度三维激光移动测量系统(简称HiScan-Z)所获取的点云和全景数据。图1为HiScan-Z点云按强度渲染效果,图2为HiScan-Z点云高程渲染与全景叠加效果。

  HiScan-Z包括GIS、IMU、三维激光扫描仪和全景相机,测量车在行进过程中获取点云、全景和POS数据,所有数据由轨迹工程以目录方式进行组织管理。

  在数据服务器上部署MogoDB 数据库,数据库中有轨迹线数据表、轨迹点数据表、点云数据表、全景数据表等。利用轨迹工程上传工具,把数据上传到指定数据库中的对应数据表中。作业时根据作业区域从数据库中下载数据。

基于ArcGIS的云存储三维激光点云测图实现方法

 

  图1:HiScan-Z点云强度渲染效果

基于ArcGIS的云存储三维激光点云测图实现方法

 

  图2:HiScan-Z点云高程渲染与全景叠加效果

  2.技术流程

  海达云存储三维激光点云测图插件功能包括HiScan轨迹工程数据上传、数据动态调度下载、数据绘制、基于点云进行数字测图、二三维联动检查数据成果等。

  在数据服务器上部署MogoDB数据库,把HiScan 轨迹工程数据上传至数据库。内业人员作业时,根据作业区域来选择轨迹线,加载轨迹线附近轨迹工程。轨迹工程数据下载采用缓存机制,提高数据调度效率。

  在ArcGIS中自定义扩展2个图层:轨迹线图层和点云图层。 轨迹点图层是ArcGIS的点要素图层。轨迹工程以组合图层进行管理,包括点云图层和轨迹点图层。

  针对点云图层的绘制,采用根据当前窗口数据范围动态调度数据库中的数据并只绘制有效像素的技术来提高点云的绘制效率,以保证测图过程中点云浏览的流畅性。 对点云进行强度、高度、彩色渲染,在高度渲染时加入强度信息进行渲染增强,以提高某些地物要素识别度,如道路标志线。

  在二维地图中采集地物时,某些地物要素高程采集不准确,如龙门架要素,需要在三维场景中利用点云进行要素采集。在三维视图中,提供采集点状要素和线状要素的工具,可多视角捕捉点云,可量取个别要素的尺寸信息,如广告牌的长宽等。 数据采集完成后,可结合全景进行二三维联动检查,查漏补缺。海达云存储三维激光点云测图插件实现技术流程如图3 所示。

基于ArcGIS的云存储三维激光点云测图实现方法

 

  图3:海达云存储三维激光点云测图插件技术流程

  3.软件功能

  海达云存储三维激光点云测图插件按功能主要分为5个功能模块:数据上传、数据下载、数据管理、数据绘制及数字测图。

  3.1数据上传

  内业人员连接好数据库,上传指定的HiScan工程数据,可选择上传点云和全景,上传时应检查工程数据的完整性。该工具还可用于数据库中的数据修复,若数据库中个别工程数据记录损坏,可以利用该工具进行选择性修复。

  3.2数据下载

  用户连接好数据库之后,插件就会把数据库中的轨迹线数据下载下来,以轨迹线图层展示,用户可以拉框选择某条轨迹线下载查询其附近的点云数据,如图4 所示。

基于ArcGIS的云存储三维激光点云测图实现方法

 

  图4:拉框查询某轨迹线附近的点云数据

  3.3数据管理

  对于下载的轨迹工程数据,轨迹线以ArcGIS自定义图层进行管理,轨迹工程数据通过组合图层进行管理,其中组合图层中包含轨迹点图层和点云图层,轨迹点图层是ArcGIS的点要素图层,点云图层为自定义扩展图层。

  3.4数据绘制

  数据绘制的对象包括:轨迹线、轨迹点、点云及全景。在ArcMap二维地图中用GDI 绘制轨迹线、轨迹点、点云;在三维视图中用OpenGL绘制点云和全景。在二维和三维中点云的绘制是根据当前窗口范围动态加载点云数据,降低内存的使用。依据点云的高程、强度、颜色信息,提供不同的渲染方式,用于提高点云的识别度。全景绘制时依据当前浏览状态,动态调度不同级别分辨率的图片数据进行绘制,提高渲染效率。

  3.5数字测图

  利用本插件在局域网内协同作业的过程为:连接好云存储数据库之后,插件自动加载显示数据库中的轨迹线数据,连接SDE,内业人员可选择自己的任务区域下载轨迹工程点云,点云绘制完成之后,即可利用ArcGIS的编辑器选择特定的点、线、面要素进行要素采集,如果要素具有Z值属性,那么要素在创建的过程中,会自动查找该要素附近的点云,进行Z值挂接。不易在二维地图中进行采集的地物要素,可以在三维场景中捕捉点云进行采集,此外可在三维点云量取一些要素的属性,如广告牌的长宽,并可以截取全景影像对某些要素进行高清正射照片的挂接,如道路交通标志要素。图5所示为基于海达云存储三维激光点云测图插件协同作业的某项目工程成果数据。

基于ArcGIS的云存储三维激光点云测图实现方法

 

  图5:基于海达云存储三维激光点云测图插件协同作业成果数据

  4.结语

 

  利用海达云存储三维激光点云测图插件进行点云测图,提高了数据的安全性,避免了频繁复制,可快速高效地在ArcMap中加载渲染点云,支持对点云的二三维捕捉测图,在局域网内,内业人员选择下载任务区域内的点云进行协同作业,提高了作业效率,是一种新型的作业模式。

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