机载激光雷达数据处理流程

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2024年2月9日发(作者：)

深圳飞马机器人科技有限公司机载激光雷达数据处理编制：深圳飞马机器人科技有限公司V0.12019-3-22版本号：日期：

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深圳飞马机器人科技有限公司目录机载激光雷达数据处理.............................................................................11.概述................................................................................................52.软件准备........................................................................................53.数据整理........................................................................................数据...............................................................................原始数据....................................................................73.3.影像数据...........................................错误！未定义书签。3.4.数据整理与存放..............................错误！未定义书签。4.差分解算........................................................................................数据格式转换...............................................................74.2.影像POS数据处理..........................错误！未定义书签。4.3.点云轨迹解算...................................................................105.影像数据处理..............................................错误！未定义书签。6.点云数据预处理..........................................................................266.1.新建项目...........................................................................266.2.点云解算...........................................................................306.3.数据检核...........................................................................316.4.特征提取...........................................................................336.5.航带平差...........................................................................346.6.点云赋色...........................................................................353

深圳飞马机器人科技有限公司6.7.坐标转换...........................................................................366.8.点云标准格式（LAS）导出.............................................387.点云数据后处理..........................................................................397.1.数据分块...........................................................................397.2.噪声点滤除.......................................................................407.3.分类编辑...........................................................................输出...........................................................................采集457.6.基于点云采集518.成果精度检查与汇交..................................................................578.1.点云精度检查...................................................................588.2.成果提交（只列出点云成果，不含影像）..................584

深圳飞马机器人科技有限公司1.概述无人机管家的数据处理软件包括：智理图、智激光。无人机管家中智激光模块是飞马LiDAR数据预处理软件，该软件主要集数据管理、点云解算、数据检校、航带平差、基本点云操作、渲染、标准Las格式数据输出一体，为用户提供从原始机载激光数据到标准通用数据的完备的数据预处理解决方案，机载激光雷达数据获取与处理流程如下：2.软件准备参与LIDAR数据处理主要涉及的软件主要有：5

深圳飞马机器人科技有限公司1、诺瓦泰InertialExplore高精度GNSS/INS后处理软件——用于解算激光点云轨迹；2、无人机管家-智激光数据预处理软件——用于数据格式转换、点云解算、坐标系统转换等；3、EPS：基于DOM和DSM生成的三维模型进行三维测图的DLG软件；4、LiDARFeature：基于点云进行立体测图的DLG采集软件，宏图三维激光点云测图系统3.数据整理机载激光雷达数据准备主要包括GPS数据、LIDAR原始数据。数据GPS数据准备包括以下两点：1、基站数据：数据格式为.GNS的静态数据。2、飞机下载的数据：,,,,,6

深圳飞马机器人科技有限公司27飞机下载数据格式说明如下：表1数据用途介绍bin文件飞行日志fpos文件机载pos文件：针对新五相机载荷，其余载荷该文件为空gim文件云台数据：新五相机及Lidar模块该文件为空（无云台）gsof文件imr文件pos数据rt27文件RTK轨迹高精度惯性导航数据机载pos文件：新五相机及Lidar模块该文件为空机载GPS观测数据原始数据LIDAR原始数据格式为.rxp，如下图所示：4.点云轨迹解算数据格式转换GPS数据格式转换包括基站数据和机载GPS数据格式转换两个环节。1、基站数据格式转换1）在无人机管家主界面中，打开【智理图模块】-【GPS处理】-【GPS格式转换】7

深圳飞马机器人科技有限公司2）将基站文件_打开，RINEX文件会自动储存到和GNS文件同一路径下，单击【确定】进行转换。8

深圳飞马机器人科技有限公司3）单击确定后在指定RINEX文件目录下会生成O文件和P文件2、机载GPS数据转换1）选择无人机管家主界面下的【智理图模块】-【GPS处理】-【GPS格式转换】2）打开27文件，软件会自动将转换后的文件9

深圳飞马机器人科技有限公司储存在和RT27数据同一路径下（此路径可更改），单击【确定】进行转换4）转换后单击确定后在指定RINEX文件目录下包含两个文件，分别为：2019-03-2613-07-43.19o及2019-03-2613-07-43.19p。5）文件存放整理新建文件夹IE，将基站GPS和机载GPS转换后的Rinex格式文件和imr文件拷贝到新建的IE工程目录下4.2点云轨迹解算4.2.1格式转换1）打开IE，点击【File】-【NewProject】-【EmptyProject】，选择工程路径文件整理所提到的“IE”文件夹，新建工程名字“test”，新建IE的工程格式.cfg。10

深圳飞马机器人科技有限公司2）点击【File】-【Convert】-【RawGNSStoGPB】，出现转界面如下：3）点击【GetFolder】，找到在IE文件夹下存放的基站.o文件和机载.o文件，选择文件，点击【Add】，两个文件就会添加到右侧的列表中。11

深圳飞马机器人科技有限公司首次添加会跳出对话框，点击“是”4）点击【Convert】，将数据O文件转换为GPB格式。12

深圳飞马机器人科技有限公司5）转换完成后关闭窗口，在IE文件夹下会生成GPB格式数据。13

深圳飞马机器人科技有限公司4.2.2数据添加1）“File->AddMasterFile(s)”，选择基站GPS转换后的GPB文件2）打开后跳出对话框，查看点号、基站坐标，天线高，无误后点击确定。14

深圳飞马机器人科技有限公司注：若为CORS采集的已知点，则天线高设为0；若采用地面控制点，请输入基站坐标和天线高。3）点击【File】->【AddRemoteFile】，选择机载GPS转换后的GPB文件；15

深圳飞马机器人科技有限公司5）点击【打开】，查看测量天线高，正确后点击【确定】，提示添加IMU文件，自动调用imr文件，点击【确定】进行添加。注：机载GPS测量为天线相位中心，测量天线高设置为0。提示16

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深圳飞马机器人科技有限公司6）若未提示添加imr文件，则需手动添加，点击【File】->【AddIMUFile】，选择IE文件夹下的imr文件。注：基站文件软件可以识别多个，请勿重复添加。4.2.2紧耦合差分解算1）点击【Process】-【ProcessTC(TightlyCoupled)】进行紧耦合解算功能。18

深圳飞马机器人科技有限公司其中【ProcessingSettings】选择SPANAirborne(STIM300)，LeverArm和IMU旋转参数可以直接输入，也可以点击【VehicleProfile】按钮进行设置保存，下次直接点击该按钮读取即可，避免频繁输入。2）点击【VehideProfile】可进行不同设备参数设置，并进行保存，本公司激光设备LeverArm和IMU旋转参数通常有两种lidar100和lidar200，具体设置下面详细介绍。19

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深圳飞马机器人科技有限公司A、LIDAR100设置B、LIDAR200设置21

深圳飞马机器人科技有限公司3）选择准确参数以后点击【Process】进行解算，点击后会有警告信息，若没有错误信息，可点击【Continue】进行解算。至此，在IE中进行的差分POS数据解算已完成。22

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深圳飞马机器人科技有限公司4.2.3质量检查与轨迹导出1）点击下图红色框按钮，查看POS数据解算精度，一般精度小于2cm为解算正常。24

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深圳飞马机器人科技有限公司2）点击【File】-【Output-ExporttoSBET】导出解算结果。选择输出位置（默认IE工程目录下）、检查GPS时间、点击【OK】导出文件。5.点云数据预处理5.1新建项目1）打开无人机管家中的【智激光】模块26

深圳飞马机器人科技有限公司2）点击【文件】-【新建项目】，在弹出的创建工程向导中输入“工程名称、工程路径、激光系统”,已知激光系统可直接进行选择，位置情况选择新建，点击【下一步】。3）选择已知设备后，信息已自动读取，直接点击【下一步】27

深圳飞马机器人科技有限公司位置设备时，单击【云端下载】，输入设备ID号直接下载激光校正文件，点击【下一步】。28

深圳飞马机器人科技有限公司4)添加LIDAR原始数据（数据格式.rxp和IE软件输出的轨迹数据（数据格式.out），点击【完成】，完成新建项目。5)在主界面的信息输出窗口会提示成功加载的LIDAR数据、轨迹数据，并完成了新建项目，新建项目格式为.fmp。同时在主界面会显示飞行任务的轨迹。29

深圳飞马机器人科技有限公司5.2点云解算完成新建项目后，就该进行点云的解算，解算步骤如下。1)点击【点云解算】-【点云解算】，打开点云解算功能对话框。2)按照按默认参数解算即可，点击“开始”按钮，软件进行解算并自动显示点云数据。30

深圳飞马机器人科技有限公司5.3数据检核点云解算完成后，利用智激光的剖面功能，检查数据质量。具体操作步骤如下。1)点击【渲染】-【航带】，这时软件会根据航带把点云渲染成不同颜色。31

深圳飞马机器人科技有限公司2)点击软件界面右上方【剖面】按钮，在主界面两条航带重叠区域做一个剖面，观察剖面视图，是否存在明显的分层情况，下图为分层和未分层的截图。32

深圳飞马机器人科技有限公司3)如果没有分层情况，直接按照5.6节进行点云赋色，如果有分层情况，则按照5.4、5.5进行特征提取和航带平差。5.4特征提取1)点击【点云结算】-【拆分航带】，点击拆分，进行航带的拆分。2）点击【点云解算】-【特征提取】，按照默认参数，点击【开始】，软件会自动提取特征点，待底部工具条完成，且信息输出框提示提取特征点数据时，完成特征点提取。33

深圳飞马机器人科技有限公司5.5航带平差1）完成特征提取，点击【点云解算】-【航带平差】，点击【计算】，将5.4节提取出来特征点进行配准，最后点击【应用】。2）软件提示是否重新解算点云，点击【是】即可优化点云，消除点云分层，重新进行点云的解算。34

深圳飞马机器人科技有限公司5.6点云赋色点云赋色是给原始采集的点云数据，赋予真实的纹理颜色，使点云数据更加直观的展示测区的地物信息。主要有两种形式可以实现点云赋色：1、基于原始影像——需要提供原始影像、相机检校文件、空三后的POS文件以及搜索范围（系统会根据POS文件计算默认值，可以调增，不建议调小）；2、基于正射影像——需要提供DOM或者快拼图（可选但不建议）。本工程采用的是基于DOM实现点云赋色，具体步骤如下：1）点击【数据处理】-【点云赋色】，弹出【点云赋色】对话框，【颜色来源】选择【正射影像】如下图所示：2）点击【确定】，执行点云赋色。35

深圳飞马机器人科技有限公司5.7坐标转换比如点云的坐标系统按照CGCS2000输出，高斯三度带投影，中央子午线120°，在点云平差、赋色完成之后进行坐标转换，主要涉及投影管理和坐标转换两个主要的步骤，详细步骤如下：1、点击【点云解算】-【投影管理】图标进入投影管理对话框，如下图所示：2、点击上图中的【>>】按钮，弹出数据库，从数据库中【添加】源36

深圳飞马机器人科技有限公司坐标系（WGS84UTMZone51N）与目标坐标系（CGCS2000/3-degree-Gauss-KrugerCM120E）到常用投影中。3、点击菜单栏【点云解算】-【坐标转换】，弹出坐标转换对话框，单击【新建】进行测区的坐标转换参数配置，然后单击【确定】，完成转换参数配置，如下图所示：37

深圳飞马机器人科技有限公司4、然后双击【选择】全选转换数据，选择上步新建的转换配置，然后单击【转换】完成坐标系统转换。5.8点云标准格式（LAS）导出经过坐标转换之后，单击【文件】-【导出数据】，设置导出路径，并点击【导出】即可完成标准LAS格式的点云成果导出。38

深圳飞马机器人科技有限公司6.点云数据后处理点云数据后处理主要是针对点云数据预处理提交的点云数据基础上进行数据分块、噪点去除、分类，然后生产DEM、DSM以及DLG和等高线等成果的过程。6.1数据分块根据实际情况和生产需要对点云数据进行分块，分块尺寸根据数据处理软硬件性能确定，一般可以按照标准图幅进行分块，每一个分块为一个软件的处理单元。点击【数据处理】-【数据分块】，可以设置不同的参数，点击确定实现分块。39

深圳飞马机器人科技有限公司目前我们演示的数据一般不呈规模，测区较小，没有必要进行分块。6.2噪声点滤除噪声点主要包括明显低于地面的点（极低点）或点群、明显高于地物的点（极高点）或点群，以及其他一定空间范围内分布异常的点或点群。为了减少噪声点对后期数据处理的影像，可以利用自动算法或者人工编辑方法将噪声点从点云中滤除，对于极低点或点群、极高点或点群，可在大范围内进行集中滤除，对于其他分部异常的点或点群，40

深圳飞马机器人科技有限公司在噪声点滤除的时候应重点与植被点进行区分。单击【数据处理】-【数据去噪】，其中参数设置方面建议邻域点数不要太大，标准差倍数不要太小，即可实现大部分噪点去除。6.3分类编辑机载激光雷达点云数据中不属于DEM、DSM的点云进行分离，并通过分类编辑存放在相应的类别中，分类编辑过程应参考相应区域同期生产的DOM、DEM或DSM晕渲图，并重点关注对移动物体、架空管线的处理。操作如下：1)点击【点云分类】-【地面点分类】41

深圳飞马机器人科技有限公司此项目要求提取地面点，生产DEM，所以需要结合测区的实际情况调整参数对点云进行地面点提取，一般按照默认的TIN加密滤波算法即可，此项目中需要强调的是由于此测区有两个较大的厂房如下图所示，厂房尺寸较大约206.8米，所以最大建筑尺寸填写的数值应略大于207米（目前智激光最大支持到200米，需要优化），其他的参数按照默认即可。42

深圳飞马机器人科技有限公司注：1、TIN三角网加密滤波参数建议：最大建筑物尺寸：一般以测区范围内最大建筑物的确定，一般山区建议范围20-40m；最大坡度：根据实际情况，山区地形起伏严重可设置60-88，平坦区域可设置低于此范围；最大迭代角度：山区地势起伏区域可设置1-30度，地势平坦区域设置1-10度；最大迭代距离:一般设置0.1-1.6米范围内；减小迭代角（可选）：平原地势平坦区域可设置1-5m，山区或地势起伏明显区域设置范设置1-3米停止三角剖分（可选）：可设置为0.5米2、形态学滤波参数建议：最大建筑物尺寸：一般以测区范围内最大建筑物的确定，一般山区建议范围20-40m；最大窗口大小：一般建议小于等于最大建筑物尺寸。最大高差：对于平坦区域建议更具实际高差大小设置。2）提取地面点之后的成果如下图所示：43

深圳飞马机器人科技有限公司6.4DEM输出地面点提取完成后，单击【成果输出】-【DEM】，设置保存路径和分辨率。特别注意，此处的分辨率设置之后输出DEM的时候将按照现有的点云按照分辨率内插出规则的点云，然后生成DEM。44

深圳飞马机器人科技有限公司6.5EPS采集DLG6.5.1模型创建数据准备：DEM和DOM数据，数据格式都可以为*.tif1）打开EPS软件，【新建工程】，选择需要的不同比例尺的模板，然后命名工程名字，并点击确定45

深圳飞马机器人科技有限公司2）、打开【EPS】-【三维测图】-【生成垂直摄影模型】然后在弹出的对话框中，指定dom，dem数据的路径，点击确定，最终会在其根目录下生成*.dsm格式的模型文件，完成模型创建。46

深圳飞马机器人科技有限公司6.5.2加载模型打开【三维测图】-【加载垂直摄影模型】，弹出对话框后，选择上步骤中生成的*.dsm格式文件，即加载完成。6.5.3测图1）加载完模型后，界面会显示，左边二维视图窗口，右边三维视图窗口，进入右侧三维视图测图即可47

深圳飞马机器人科技有限公司2）根据菜单栏中的工具采集不同的地物，（具体测量法则以国家发布不同比例尺地形图航空摄影测量内业规范和国际基本比例尺地形图图式为准），采集完地物以后进行工程的保存。48

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