摘要：本文以机载激光雷达数据为数据源，研究了1：10000地形图高程点、等高线要素的更新方法。实验结果表明，本文提出的方法可以有效地更新1：10000地形图高程点、等高线要素，具有较高的精度。

关键词：机载激光雷达；1：10000地形图；高程点；等高线；

一 引言

1、研究背景

近年来，机载激光雷达（LiDAR）技术作为一种高效、快速、主动的遥感手段，相比较传统的测绘手段有着巨大的优势，如受天气情况影响较小、不受阴影影响等，因此在地形图更新地貌数据方面得到了广泛应用，发展势头迅猛。

2、研究目的与意义

1：10000地形图反映着我省最新的地物、地貌情况，地物数据近几年均采用数字正射影像图采集法更新，但是地貌数据一直没有更新，已经不能满足1：10000数字正射影像图及时反应我省地貌数据的要求。本文以机载激光雷达数据为数据源，利用已有的点云类数字高程模型及格网类数字高程模型，采用ArcGIS和清华山维等软件经过专业技术处理，研究1：10000地形图高程点、等高线要素的更新方法，旨在提高1：10000地形图更新的效率和精度，为我省基础地理信息数据更新提供技术支持。

二 具体工艺流程

1、总体技术路线

利用LiDAR点云类、格网类数字高程模型成果，提取地貌数据即等高线和高程点数据，并与最新生产的1：10000DLG数据进行套和编辑，包括新生成的等高线与高程点的不合理处理、等高线、高程点与地物的套和等，最终达到1：10000DLG数据的全要素更新。

2、LiDAR点云预处理

对原始机载激光雷达数据进行去噪、滤波、分类等预处理，以消除不适宜的地物信息，主要是以滤波剔除非地面点，提取地面点，提高数据质量。滤波过后，应进行DEM内插处理以解决一些地方会存在的点云数据空缺，不同的精度和效率对应不同的插值方法。如规则格网模型适合于地貌较平坦的地区，TIN模型构建三角网适合于地貌复杂的地区。解决好点云数据空缺后即可生成完整的DEM。

3、等高线、高程点的生成

本文采用了一种基于DEM的等高线生成方法，根据点云数据的特点，采用插值、拟合等方法生成高程点和等高线。具体步骤如下：

（1）生成数字高程模型（DEM）：根据激光雷达数据，构建数字高程模型；

首先，本文介绍了基于激光雷达数据构建DEM的方法。激光雷达技术通过发射激光束并测量其反射时间，可以准确地获取地面三维坐标信息。在此基础上，通过对激光雷达数据进行处理和建模，构建出高精度的DEM。该方法具有较高的垂直精度和平面精度，能够满足等高线生成对地形数据的要求。

（2）等高线追踪：设置等高线间隔，对DEM进行等高线追踪；

其次，本文探讨了等高线追踪方法。首先在软件中导入点云数据，设置首曲线和计曲线的生成参数。在DEM的基础上，设置合适的等高线间隔，对地形数据进行等高线追踪，从而生成等高线数据。等高线间隔的设置会影响等高线的密度和地形表现，因此需要根据实际需求进行合理设置。在等高线追踪过程中，采用了优化算法，以提高追踪效率和准确性。

（3）等高线优化：对生成的等高线进行优化，提高等高线精度。

接下来，本文研究了等高线优化方法。针对生成的等高线数据，采用了数学方法进行优化，以提高等高线精度。等高线优化主要包括消除噪声、平滑处理等方面。通过等高线优化，可以改善地形表现，使等高线更加符合实际地形特征。

（4）高程点的提取

选取高程点应尽量选取在在标志地物和特征地物上，以切实体现地形、地貌的特征，如选取在山头、山脊、水崖线、独立地物边缘等，除选取在特殊地貌的高程点外，其余高程点应均匀呈“品”字状选取，图上每10cm×10cm范围内选取高程点的密度应在15-20个左右，不应过少表达地貌不够准确，也不宜太多加重图面负担，在保障地貌特征的同时也保障DLG数据的美观。同时应结合数字正射影像避免有大片植被的区域对LiDAR数据精度的影响，如有缺少LiDAR点云数据的区域，可以采取外业实测法补测。

4、等高线数据处理

与原有DEM数据进行对比，初步判断提取出的等高线与高程点是否存在不合理并修改，并对新生成的等高线进行平滑和抽吸等处理。

（1）比对新生成的等高线与更新前的等高线，对等高线进行编辑以符合地貌特征，保证等高线走势整体与山势一致。处理好等高线自身线打折、自相交等各种拓扑问题。等高线高程值不能为空，应正确赋予相应的高程值。

（2）对生成的等高线进行平滑、抽稀、取舍等处理

要根据不同的地貌类型合理设置平滑参数，如参数设置不合理将不能真实地反应地形地貌。可以采用高斯多项式函数生成平滑曲线，也可采用多项式的阶贝塞尔曲线或样条曲线等平滑处理方式，确定平滑结果正确后，要将曲线转换为线段，成果中不允许有样条、圆弧、椭圆弧等曲线。

经过平滑处理的等高线会产生冗余点，我们采取整体结合局部的抽稀方法对冗余点进行处理，根据等高距选择最佳抽稀参数，原则上要保留等高线原始的特征，不能引起太大的变形。

（3）对于提取的等高线数据还要进行合理的取舍，根据图幅地貌特征适当调整取舍指标，取舍的重点在于保留真实的地貌特征，不能将完整地貌碎化。尤其要保留特色地貌，代表性地貌。

（4）要特别关注等高线和高程点的合理性，不应出现点线矛盾的情况，有矛盾的情况要修改合理。

5、原有地物与等高线、高程点套和编辑

等高线与原有地物套和要重点关注以下几个方面：

（1）人工手动修改等高线的大原则为修改范围一般不应超过1/3 等高距，最大范围不应超过3/4 等高距，以防止地貌失真。

（2）按长度或面积删除过多的微地貌。

（3）查看池塘、河流面内是否有封闭等高线，有的话应予以删除。

（4）水稻田中不应该有等高线，如水稻田中存在无意义的等高线应人工删除。

（5）等高线遇成片居民地要断开到街区边线，排查是否有两条及以上等高线穿过独立房屋，单栋独立房屋只能有一条等高线穿过，应人工删除多余等高线。

（6）谷地、山头、鞍部、凹地可以适当增加示坡线，并正确表示标高列，以防止不易区分最高及最低一条等高线。示坡线为有向线，示坡线的第一点应落在等高线上并且为定位点，代表高处，第二点指向低处。

三：质量检查

检查方法分为目视检查和工具软件检查两种方法。

应用目视检查的方法检查等高线是否与地形相符合、与地物关系是否合理、是否存在系统性偏移以及综合取舍不合理、变形等系统性问题。等高线的检查应以点云类数字高程模型提取的等高线为检查依据，叠加等高线成果检查。工具软件检查主要用于数据完整性、属性精度、拓扑关系、接边等检查，分为自动或人机交互检查两种方式。

四：结语

本文以机载激光雷达点云数据为数据源，研究了1：10000地形图高程点、等高线要素的更新方法。通过对激光雷达数据的预处理、地形点提取、等高线生成等环节，实现了地形图的全要素更新。与传统测绘手段相比，机载激光雷达不仅提高了工作效率，也对测绘事业快速发展起到了积极地推动作用。

参考文献：

[1]  曹兰英.基于机载lidar点云数据等高线更新技术及应用[J].房地产导刊，2017（03），：1005-4563.

[2]  冯梅，钟斌.基于lidar点云自动生成等高线的方法研究[J].测绘与空间地理信息，2012（06），：1672-5867.