Filtracja danych lotniczego skaningu laserowego metodą ruchomych powierzchni wielomianowych - weryfikacja metody

• Autorzy: Borkowski A. , Jóźków G.

Warianty tytułu

EN

Airborne laser scanning data filtering using moving polynomial surface model - the verification of the method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym zagadnieniem procesu opracowania danych lotniczego skaningu laserowego, na potrzeby budowy numerycznych modeli terenu, jest identyfikacja punktów będących odbiciami od powierzchni terenu. W pracy przedstawiono metodę hierarchicznej identyfikacji punktów należących do powierzchni terenu, bazującą na aproksymacji danych ruchomą powierzchnią wielomianową. Parametry wielomianu ruchomego wyznaczane są lokalnie z wykorzystaniem estymacji odpornej metodą M-estymatorów. W procesie estymacji wykorzystano funkcję wagową zależną od odległości oraz asymetryczną funkcję tłumienia. Wykonano szereg testów numerycznych dla rzeczywistych danych lotniczego skaningu laserowego, obejmujących piętnaście zestawów testowych z danymi referencyjnymi w postaci zbiorów z poprawnie sklasyfikowanymi punktami terenu i punktami obiektów. Weryfikacja wyników filtracji polegała na porównaniu wyników automatycznej filtracji ze zbiorami referencyjnymi. W wyniku porównania określono procentowe błędy filtracji automatycznej. Całkowity błąd filtracji kształtował się na poziomie od około 1% do około 12%, w zależności od ukształtowania terenu i jego pokrycia. Stwierdzono ponadto, że wprowadzenie dodatkowej informacji a priori w postaci punktów należących do powierzchni terenu, w miejscach krytycznych, np. obwałowania rzek, podnosi dokładność filtracji automatycznej.

EN

For the digital terrain modelling from airborne laser scanning data the identification of points that are reflections from bare earth is the main issue of process of elaboration ALS data. In this work the hierarchic method of identification of points belonging to terrain surface was presented. This method is based upon the approximation of data using moving polynomial surface. Moving polynomial parameters are estimated locally based upon M-estimators of robust estimation method. In the estimation process the depended on the distance weighting function and asymmetrical damping function were used. A lot of numeric tests on the real airborne laser scanning data were executed. This data had a form of 15 testing samples contained referenced data as correctly classified terrain and objects’ points. The method was verified based upon the comparison of data after automatic filtration with referenced sets of points. In the result of comparison the percentage errors of automatic filtering were determined. Total percentage filtering error was evaluated on the level from about 1% to about 12%. These values depended mainly on the terrain form and terrain coverage. It has been noticed that in the critical places e. g. along the dykes the including to the algorithm additional information a-priori as correct terrain points make the automatic filtering more accurate.

Słowa kluczowe

PL

lotniczy skaning laserowy; filtracja; wielomianowa powierzchnia ruchoma; estymacja odporna

EN

airborne laser scanning (ALS); filtering; moving polynomial surface; robust estimation

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Geodesia et Descriptio Terrarum
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 7, nr 2
• Strony: 15--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il.

Twórcy

autor

Borkowski A.

autor

Jóźków G.

• Instytut Geodezji i Geoinformatyki, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu,

Bibliografia

• Axelsson P., 1999. Processing of laser scanner data - algorithms and applications. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 54(2), 138-147.
• Axelsson P., 2000. DEM generation from laser scanner data using adaptive TIN models. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIII-1/B4, 110-117.
• Borkowski A., 2004. Modellierung von Oberflächen mit Diskontinuitäten. Deutsche Geodätische Kommission, Reihe C, Heft Nr 575.
• Borkowski A., 2005. Filtracja danych lotniczego skaningu laserowego z wykorzystaniem metody aktywnych powierzchni. Roczniki Geomatyki, tom III, zeszyt 4, PTIP, 35-42.
• Borkowski A., Jóźków G., 2006. Wykorzystanie wielomianowych powierzchni ruchomych w procesie filtracji danych pochodzących z lotniczego skaningu laserowego. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. XVI, 2006, 63-73.
• Borkowski A., Keller W., 2006. An Attempt to ALS-data filtering in wavelet domain. 8th Bilateral Geodetic Meeting Poland-Italy. Wrocław, 22-24 June. http://www.geo.ar.wroc.pl/8bgmpi/
• Briese C., Pfeifer, N., Dorninger P., 2002. Applications of the robust interpolation for DTM determination. Symposium ISPRS Commision III, Photogrammetric Computer Vision, Graz, 9-13 September 2002. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIV / 3A, 55-61.
• Elmqvist M., Jungert E., Persson A. und Soderman U., 2001. Terrain modelling and analysis using laser scanner data. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIV-3/W4, Annopolis, Maryland, 22-24 October, 219-227.
• Elmqvist M., 2002. Ground surface estimation from airborne laser scanner data using active shape models. ISPRS, Commission III, Symposium Photogrammetric Computer Vision, September 9-13, Graz, 114-118.
• Filin S., Pfeifer N., 2006. Segmentation of airborne laser scanning data using a slope adaptive neighborhood. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 60, 71-80.
• Kraus K., 2000. Photogrammetrie. Band 3. Topographische Informatonssysteme. Dümmler, Köln.
• Kraus K., Pfeifer N., 2001. Advanced DTM generating from LIDAR data. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIV-3/W4, Annopolis, Maryland, 22-24 October, 23-30.
• Koch K.-R. 1996. Robuste Parameterschätzung. AVN, 103, 1-18.
• Marmol U., Jachimski J., 2004. A FFT based method of filtering airborne laser scanner data. ISPRS Congress, 12-23 July, Istambul, Turkey, Commision 3. http://www.isprs.org/commission3/wg3
• Roggero M., 2001. Airborne laser scanning: Clustering in row data. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIV-3/W4, Annopolis, Maryland, 22-24 October, 227-232.
• Sithole G., 2001. Filtering of laser altimetry data using a slope adaptive filter. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIV-3/W4, Annopolis, Maryland, 22-24 October, 203-210.
• Sithole G., Vosselman G., 2004. Experimental comparison of filter algorithms for bare-Earth extraction from airborne laser scanning point clouds. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vo. 59, 85-101.
• Vosselman G., Maas, H.-G., 2001. Adjustment and filtering of raw laser altimetry data. OEEPE-Workshop on Airborne Laserscanning and Interferometric SAR for Detailed Digital Elevation Models, Stockholm, 1-3 march.