Filtrering av LiDAR-punktsky for opprettelse av nøyaktig DTM : en prestasjonsanalyse av to punktskybehandlingssystem

Abstract

Reguleringsplanlegging av modellbaserte veiprosjekter krever digitale terrengmodeller med god høydenøyaktighet. Slike modeller opprettes fra bakkepunkter i punktskyer fra laserskanning, som beskriver både terrengoverflate og objekter i et aktuelt område. Det er derfor nødvendig med gode filtreringsalgoritmer for klassifisering av terrengoverflaten. Formålet til dette forsøket er å undersøke egnetheten punktskybehandlingssystemene ALDPAT og QTM har til filtrering av LiDAR-punktskyer. Denne filtreringen er gjort med hensyn til opprettelse av digitale terrengmodeller til reguleringsplanleggingsfasen for modellbaserte veiprosjekter etter håndbok V770 Modellgrunnlag fra Vegdirektoratet. Grenstøl i Tvedestrand kommune, innenfor avgrensningen til veiprosjektet E18 Tvedestrand – Arendal, som stod ferdig i 2019 er valgt som forsøksområde. Fem testområder som representerer terreng og vegetasjonsvariasjonene i det aktuelle området er valgt. Tre av dem er videre klassifisert som vegetasjon og to som harde flater. Datasettene som benyttes stammer fra laserskanning fra helikopter utført i forbindelse med oppstart for utbyggingen av prosjektet i 2016. Disse består av en punktsky per testområde, og en DTM for hele området, som er hentet fra forvaltningsløsningen høydedata.no. DTM er brukt som sammenligningsgrunnlag, mens punktskyene er filtrert med fire ulike filtreringsalgoritmer i ALDPAT, og med en filtreringsalgoritme i QTM. Videre er det foretatt geometrisk kontroll av høydeavvikene mellom DTM-er opprettet fra de filtrerte punktskyene og sammenligningsgrunnlaget. Resultatene fra den geometriske kontrollen viser god evne til filtrering for begge punktskybehandlingssystemene. For alle filtrene er det i enkelte testområder høy prosentandel grove feil. Ett av de to harde testområdene ble som følge av dette utelukket. For det gjenværende harde testområdet presterer QTM aller best. QTM virker også å prestere svært godt i de vegeterte områdene, men ulike filtreringsalgoritmer i ALDPAT viser antydninger til å egne seg bedre. Med bakgrunn i benyttede datasett, testområder og resultater fra geometrisk kontroll av høydeavvik er det indikasjoner til at QTM er det totalt sett best egnede punktskybehandlingssystemet til formålet.

Zoning planning for model-based road projects are dependent on good digital elevation models with high absolute height accuracy. Digital elevation models are created from ground points in point clouds derived from laser scanning. These contain many points that describe both the terrain surface and objects. Good filtering algorithms for classification of the terrain surface in point clouds are therefore necessary. The target of this survey is to examine the filtering suitability for the point cloud software packages ALDPAT and QTM. The filtering is done with respect to creating digital elevation models used for zoning planning for model-based road projects according to handbook V770 Modellgrunnlag from The Norwegian Public Roads Administration.