Terrasolid中文超级教程.pdf
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LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程2关于TerraSolid软件TerraScan软件模块TerraScan模块是用来处理数以千万计的激光点数据，较大内存的计算机一次能处理超过1000万个点。
软件里提供的工具可以广泛应用于电力输送、洪水分析、高速公路设计、钻孔勘探、森林普查、数字城市建模等不同领域。
该模块可以从文本文件或二进制文件读入激光点数据，包含如下功能：
三维方式浏览点数据；自定义点类，如：
地表类、植被类、建筑物类、电线类；激光点分类；根据自定义规则自动分类激光点；交互式判别三维目标，如电力铁塔；应用围栏删除不要或错误的点；删除不必要的点以减少数据量；通过捕捉激光点数字化地物；探测电力线或房屋的屋顶；输出高度颜色栅格影像图；利用激光点组成断面图；将分出的点类输出到文本文件。
TerraScan完全集成在MicroStation中，所以如果你对MicroStation软件非常熟悉，那么学习起TerraScan的操作将很有利。
TerraModeler模块TerraModeler是基于MicroStation之上的建立地表模型软件，可以通过本模块建立地表、土层或者设计文件的三角面模型，模型的产生可以是基于测量数据，图形元素或者是XYZ文本文件的。
TerraModeler可以在同一个设计文件中处理没有数量限制的不同表面，并且可以交互编辑这些表面。
TerraModeler可以执行以下的操作：
?
编辑任意独立点；?
在围栏里移动、升降、推平所有点；?
构建断裂线，在模型中添加元素；?
把模型作为辅助设计的数据参照；?
把元素降到模型表面，使元素贴近地表面；?
建立三维的剖面图；?
创建等高线图；?
创建彩色格网图；13LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程?
计算两个面之间的体积。
TerraPhoto模块TerraPhoto模块根据航空影像产生正射影像，是专门设计为处理执行扫描任务产生的影像文件，并且要应用到激光点生成的精确地表模型。
整个纠正过程可以在测区中没有任何控制点条件下执行。
该模块操作简单，具有以下的优点：
只需一步，可以直接产生并镶嵌正射影像；根据激光点构造所有地形表面精确三角面模型，系统根据高程值逐像素纠正影像；自动平滑过渡两个影像间的色差。
TerraPhoto同时也提供对MicroStation中的显示背景影像的支持。
其所支持的影像格式有：
ECW,GeoTIFF,TIFF,BMP,CIT,COT,RLE,PIC,PCX,GIF,JPG和PNG。
TerraPhoto完全集成在MicroStation中，可以应用MicroStation提供的强大功能。
3TerraSolid软件安装软件安装计算机配置要求:
Pentium或者更高的处理器（建议pIV3.0以上）WindowsXP,2000或NT4.0操作系统要求有鼠标1024*768显示分辨率或者更高（建议两个显示器）256MBRAM（建议1024MB以上）安装MicroStationSE,MicroStationJ,MicroStationV8或或MicroStationGeoOutlook软件中的一种，建议安装MicroStationV8。
软件安装过程安装MicroStation安装TerraSolid软件安装TerraSolid软件的密匙（硬件狗？
）启动与退出软件下面以启动TerraScan为例，讲解如何启动TerraSolid模块。
14LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程启动TerraScan启动TerraScanTerraScan是一个在MicroStation里运行的MDL应用程序。
其启动过程如下：
首先启动MicroStation软件，注意应选择三维的设计模式。
从“实用工具菜单（Utilities）”下，选择“MDL应用程序（MDLApplication）”，打开MDL设置框（图4）。
图7MDLApplication对话框1、在“可用的应用程序”列表里选择“Tscan”2、点“装载（Load）”按钮或者键入“MDLLOADTSCAN”TerraScan启动后，用户设置选项定义了程序启动时打开的菜单和工具箱，除了打开主工具箱，TerraScan增加一个“应用程序菜单（Applications）”到MicroStation的菜单里。
“AvailableApplications”列表框显示MicroStation能够找到的所有MDL应用程序。
MicroStation在MS_MDLAPPS配置变量的目录列表里搜寻MDL应用程序。
如果MicroStation没能找到Tscan.ma，应该检查配置变量的值，确定值中是否包括TSCAN.MA的目录路径。
要察看配置变量，使用“工作空间（Workspace）”菜单里的“配置（Configuration）”命令。
退出退出TerraScan退出MicroStation的时侯，TerraScan将自动退出。
若希望MicroStation继续运行，而退出TerraScan，需要释放掉TerraScan占用的内存。
退出退出TerraScan的过程：
的过程：
1、从“实用工具（Utilities）”菜单下，选择“MDL应用程序（Application）”，打开MDL设置对话框。
2、在“已装载应用程序（LoadedApplications）”列表框中选择“Tscan”3、按“卸载（Unload）”按钮15LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程或者键入“MDLUNLOADTSCAN”命令进行卸载（退出）。
4TerraScan教程4.1浏览激光点4.1.1载入激光点载入激光点有两种方式：
一种是用下图中红框中的机载点工具，另一种是通过菜单中的“Readpoints”命令。
图8TerraScan的主要工具窗口图9TerraScan的主菜单载入机载点工具用来从一个或者几个文件读入机载扫描仪激光点。
在用激光点开始工作前，总是要使用这个工具。
这个工具可以自动识别能被应用程序支持文件的格式。
载入激光点的步骤：
载入激光点的步骤：
1、选择“载入机载点”工具，打开一个对话框，允许选择一个或者多个文件；2、增加一个想要处理的文件到文件列表里，单击“done”按钮；打开载入点的对话框，这个对话框的内容由所选择输入的文件格式而定。
窗体里的坐标轴显示在测量文件里找到的第一个点的坐标值，这有助于你选择一个合适的坐标变换参数把点转换到设计文件坐标系中。
16LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程图10载入激光点窗口各设置参数的解释如下表：
设置设置作用作用Transform坐标转换，用于输入文件坐标到设计文件坐标的转换Filtering过滤点，当激光点太多时使用Insidefenceonly如果开，仅仅载入在一个围栏或者选中的某形状元素里中的那些点Fileinformation激光点文件的信息Default当你引入没有分类信息的文件时，所有点分配到默认点类Flightlinenumbering航线编码3、键入设置值，单击“OK”按钮。
TerraScan把所有选择过的文件中的数据读入到内存中，打开主窗口以进一步处理这些点。
4.1.2显示激光点工具箱显示激光点工具箱在“ViewLaser”工具箱里的有创建和控制断面图工具、穿行显示工具、点密度测量工具和更新距离着色工具。
图11显示激光点工具箱下面对工具详细描述：
功能功能使用工具使用工具切换视图显示3D交叉断面图DrawSection前后移动断面图MoveSection在断面视图里选择剪切正交区域而生成新的断面视图CutSection沿着路径移动和显示断面图TravelPath17LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程测量点的密度Measurepointdensity重新计算距离颜色并更新视图UpdateDistanceColoring工具工具1绘截面图绘截面图“DrawSection”工具创建由两点定义的一个位置的3D截面视图。
截面图仅仅是一个在给定的空白部分里显示所有可见的设计文件元素和激光点的MicroStation的侧视图。
该工具对于放置向量元素和查看激光点是很理想的。
如果用截面视图来放置元素，它们将被放到真实的3D位置。
绘一个截面视图的过程绘一个截面视图的过程1、选择“DrawSection”工具；2、键入开始（或者左边）的截面线；3、键入结束（或者右边）的截面线；4、在数据视图单击输入或者在“drawsection”窗口键盘输入值定义截面视图的深度；5、用鼠标选择要显示截面的视图窗口。
这个工具将把视图切换到截面图，计算机自动计算显示范围，使给定矩形区域里的所有激光点在视图中可见。
下面是画断面窗体及参数说明：
图12设置断面窗口设置设置作用作用Depth在截面中心线的两侧每一侧显示的深度工具工具2移动断面移动断面“MoveSection”工具可以沿断面垂线方向前后移动截面区域。
步距可以设成一个或半个视图深度。
前后移动截面视图的过程：
1、打开“MoveSection”工具；2、把鼠标移到你想要前后移动的视图窗口，当鼠标在截面图里时，系统在数据视图里显示一个矩形，以表示截面图的范围；3、在截面视图里单击鼠标左键，向前移动一个视图；或者单击鼠标右键，向后移动一个视图，而数据的视图中的矩形也跟随着一起移动。
下面是“移动断面”窗体的参数说明：
18LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程设置设置作用作用Moveby步距：
Halfofviewdepth-移动步长是截面厚度的一半Fullviewdepth-移动步长是截面厚度，矩形内容彼此相连但不重叠工具工具3截面裁切截面裁切“CutSection”工具创建一个与另一个截面视图垂直的3D截面视图。
当在截面视图里有感兴趣的区域，并且要获得一个从不同的视角看起来较好理解的某些数据时，可以剪切现有截面图，生成一个与之垂直的截面视图。
剪切生成一个垂直截面视图的过程：
1、首先用“DrawSection”或者“TravelPath”工具创建一个源截面视图；2、选择“CutSection”工具；3、在源截面视图里单击，键入一个中心线位置。
新的截面视图有一根中心线贯穿给定的原截面并与原截面垂直；4、单击输入的数据或者键盘输入一个值定义截面视图深度；5、选择要显示的视图窗口，以显示新的截面视图。
下面是裁切断面图的窗口及参数设置：
设置设置作用作用Depth截面线的两侧的每一侧上显示深度工具工具4路线穿行路线穿行路线穿行工具可以沿着一个给定的路线观看断面图的连续移动过程，这个过程叫做路线穿行（flythru）。
当沿着定线漫游时，可以定义要见到什么类型的视图，其支持显示的类型包括：
顶视图、横截面、纵断面和等距视图。
这个工具提供了一个极好的检查数据方法，可以沿着检查路径自动浏览。
定线元素可能是任意的MicroStation设计文件里的线性元素，一般情况下，手动创建元素，另外，也可以用TerraScan的绘路线菜单命令绘出一根近似的由输入激光点的顺序推断出的航线。
创建路线穿行的过程：
1、在数据视图里选择一个线性元素；2、选择“路线穿行”工具，打开路线穿行对话框，如图：
19LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程图13路线穿行参数设置窗口设置参数如下：
设置设置作用作用Step沿着准线行移动的步长，作用与横截面的厚度相同Width横截面的宽度。
横截面显示为一个由准线左右各占一半宽度的矩形区域3、输入各种参数；4、单击“OK”按钮；打开“TravelPlayer”对话框，如下图：
图14按路径播放控制窗口“TravelPlayer”支持下列沿着定线漫游工具：
工具名称工具名称作用作用Usingmouse当你鼠标沿着路线移动时，动态更新横截面显示，如果你按着鼠标，这个工具将会更新所有的视图Tostart移到路线开始处Toend移到路线结束处Playbackward开始沿着准线反向移动Stepbackward停止在最后一个横截面上Stop停止移动Stepforward停止在第一个横截面上Playforward开始沿着路线向前移动工具工具5点密度测量点密度测量点密度测量工具可以测量激光点的平面分布情况，在Microstation的状态栏中20LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程显示出统计的结果。
点密度测量窗口如图：
图15点密度测量设置窗口各参数的设置如下表：
设置作用Class要统计密度的点类，可以是所有点类，也可以是某点类Use是使用载入的点还是使用工程中的所有点Sample采样的形状类型：
圆形、矩形、所有点（没有形）Width采样的形状是圆形或矩形时的半径或边长工具工具6更新距离着色更新距离着色更新距离着色工具重新计算激光点与选择面的距离，并更新视图。
如果要用这个工具，在距离着色可用的前提下，还要：
1、激光点已经按距离颜色分类2、已经转换了激光点xy坐标或高程3、在设计文件里有修改过根据距离计算的元素4.1.3视图的显示模式视图的显示模式“Displaymode”菜单命令让你控制激光点如何显示在视图窗口中。
可以控制哪些点可见，以及它们如何被着色。
通常情况，最常用的是根据点的类别显示激光点，另外还有根据航线显示激光点。
通常激光点以点类的颜色着色。
同时，也可以选择，以回波、高程、航线、强度、距离和点色来作为着色的依据。
如何显示模式窗口如何显示模式窗口:
1.选择“View”菜单中的“Displaymode”命令；弹出“Displaymode”对话框如图10所示：
21LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程图16显示模式窗口2.设置“View”的数值为你要调整的视图；3.选择希望的可见度和着色设置；4.点击类列表中项目决定类是打开还是关闭；5.点击“Apply”更新选定的视图。
各设置说明如下：
设置设置功能功能View改变哪个窗口的显示模式Colorby颜色的依据：
点类、回波、高程、航线、强度、距离、或是点的颜色Weight画点的宽度Lines可视航线：
所有、选中的Sparsedisplay如果勾选，缩小视图时显示会加快Usedepth如果勾选，三维视图将用落在最近于像素的点着色稀疏显示稀疏显示Sparsedisplay是关于一个快速缩小显示的操作。
如果稀疏显示被打开,TerraScan只在放大接近点的时候将显示所有的点。
当在更远的距离看点时,TerraScan将依缩小倍率只显示1/5，1/10，1/20或1/50的点。
在多数情况下，要保持稀疏显示状态为打开，在需要观察一批数据中一个特别的点类（该层由单独的点构成）的时候才将它关闭。
察看低于地面的点或其他问题点是典型的例子应用。
距离设色距离设色Distancecoloring是设色模式之一，程序将计算每一个点相对与一个参考面的距离，并依据这个距离给点附上颜色。
22LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程“TerraScan”比较激光点所能使用的参考面有：
航线平均面：
点与一些部分重叠的航线决定的平均平面比较，能用它去比较不同航线匹配得好不好。
与航线平均平面比较需要已经将每条航线地物分别分过类才有效。
元素面：
点与设计文件中的矢量元素面比较。
能用它去比较特征地物（如与点云匹配的建筑物）的矢量化情况。
地面模型面：
点与一个三角面模型比较。
能用它将激光数据与用其他方式得到的表面模型比较。
4.2激光点分类在主窗体的菜单里提供了大量的分类工具。
这一节里介绍各种分类算法的基本原理。
读者可以根据本教程的讲解理解每个算法的原理，然后根据例子练习。
4.2.1使用类算法使用类算法是简单的把所有点从一类转换到另一类。
经常使用它回退原来的分类工作。
4.2.2分离低点规则分离低点规则是把较低的点从与其相邻的点中分离出来。
经常用于搜寻明显低于地面的点，而这些点可能是错误的。
这一算法的基本原理是：
用一个点（中心点）的高程值与给定距离范围内每一个点的高程值比较，如果中心点明显低于其它点，这个点将被分离出来为一类。
有时会有错误点密度较高的情况，如果有几个错误点彼此离的很近，搜索单一点并不能发现它们。
所以，这一规则也可以把一组点从它们周围的点中分离出来。
分离低点算法规则窗体如下：
图17分类低点各设置值的作用23LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程设置设置作用作用Fromclass源点类（点将从此类分离出来）Toclass目标点类（点将被分到此类中而成为此类的元素）Search搜索一个点还是一组点Maxcount要分离出来一组低点的最大数量Morethan与其它点比较最小的高度差值，通常取0.3-1.0mWithin距离搜索范围，每个点在Within范围内与其他点比较，通常2.0-8.0m4.2.3低于地表算法低于地表分类算法是把一些低于邻近点的点从源类中分离出来。
这一方法在地表分类之后运行，目的是确定哪些是低于真实地表面的点。
这一算法的规则是这样的：
?
在源点类里给每个中心点在其附近找出25个邻近点；?
用邻近点拟合一个平面；?
如果中心点高于或低于平面的值比允许容差值小，它将不被分出；?
计算邻近点高程与给定平面高度间的标准离差值；?
如果中心点低于平面的值大于标准离差值的倍数大于倍数限制值，那么把这个点分离到目标点类中。
窗体如下：
图18低于地表点分类设置窗口设置作用Fromclass源点类，通常是地表点类Toclass目标点类Limit标准离差值倍数限制值Ztolerance高度最小允许差值4.2.4地表点分类地表点分类算法是通过反复建立地表三角网模型的方式分离出地表上的点。
24LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程这一算法在开始时选择一些低点，认为它们是位于地表处。
通过“Maxbuildingsize”参数来控制初始点的选择。
如果建筑物的最大边长是60米，应用程序认为每隔60米至少存在一个位于地表处的点，也就意味着该点就位于地表处。
这一算法应用选中的低点建立初始模型，这一初始模型的三角形大多数低于地面，只有最高点接触到地表。
然后，算法通过反复加入新的激光点开始向上扩建模型，每个加入的点使模型更加贴近地表。
反复参数（Iterationangel和Iterationdistance）决定一个点有多近才能被纳入三角平面，即点之间有多近才能参与建模。
“Iterationangel”参数是一个点和三角形的最近顶点的连线与这个三角形所构成平面的最大夹角值，“Iterationdistance”参数确保当三角形很大时，重复向上构建三角形没有大的跳跃，这有助于把低矮建筑物排除在模型之外。
两个参数的定义具体如图所示：
图19反复参数示意图“Iterationangel”的值越小，点云（激光点的集合）里面起伏的变化（地形里的小变化或者点打在低矮的植被上的点有变化）越小。
在平坦地区使用小值（接近4.0），在山地使用较大值（接近10.0）。
窗体如图所示：
图20地表点分类设置窗口25LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程设置作用Fromclass源点类Toclass目标点类Select初始地面点选择。
当要在已经分好的选中区域里继续分类时使用“Currentgroundpoints”Maxbuildingsize最大建筑物的边长Terrainangle地表所允许的最大坡度Iterationangle一个点和三角形的最近顶点的连线与这个三角形所构成平面的最大夹角值，通常的取值范围在4.0到10.0度。
Iterationdistance在重复构建三角形过程中，点与三角形的最大距离，通常的取值范围在0.5到1.5米。
Reduceiterationanglewhen如果选中，当所加的点构成的三角形的每一条边比“Edgelength”短时，阻止向三角形内部加点。
有助于减少添加不必要的点而不使地表模型点密度变大，进而增加内存的需求量。
Stoptriangulationwhen如果选中，当每条边长度都小于“Edgelength”就退出处理这个三角形。
这样有助于减少添加不必要的点而不使地表模型点密度变大，进而增加内存的需求量。
4.2.5加点到地表加点到地表通常在情况下在地表点分类方法中的“Iterationangle”参数使用较小的值比使用太大的值好，因为添加点到地表类比删除点容易的多。
地表模型可能有少量信息需要局部的再处理，一种处理方法是使用“Addpointtoground”菜单命令。
这使你可以确定原本属于地表而没有被区分出来的点，把这些点加回到地表模型中去，进而再处理周围的其它点。
加点到地表方法的窗体如图所示：
图21加点到地表设置窗体设置参数说明设置作用26LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程Select鼠标点击后，周围的哪个点响应：
Closest离鼠标最近的点.Highest搜索范围内最高的点Lowest搜索范围内最低的点.Within鼠标点击时搜索半径Fromclass选取点的源类Toclass要加入的地表类Reprocess加入点周围需再处理点的区域大小4.2.6根据地表点按高度处理根据地表点按高度处理分类方法是根据点是否落在与地表模型相比较某一高度范围区间中从而判断点类别的方法。
使用这一规则的前提条件是已经成功进行了地表点的分类。
这一算法是用地表处的点建立一个临时的三角形模型，然后其它的点与这个三角形模型的高度值进行比较。
应用这一方法可以把点分成如下几类：
低植被（高度0到1米）电力线（高度5到50米）这样会分离出所有高于地表的点，结果不仅包括打在电线和铁塔上的点，还包括那些打在象树木和房屋建筑的点。
根据地表点按高度处理分类方法窗体如下：
图22根据距地高度进行分类设置窗体各设置值的说明设置作用Groundclass提前分离好的地表点类Fromclass要分离的源点类Toclass目标点类Minheight起始高度范围27LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程LiDAR及其数据后处理技术初级培训教程Maxheight终止高度范围4.2.7最小高程法4.2.7最小高程法最小高程分类方法是通过与邻近点中高度最小的点相比较分离出点的方法。
这种方法通常应用在假设搜索区域至少有一个点打在地面上的前提下。
这种方法的算法与“Byheightfromground”算法非常类似，只是不需要事先分离出地表点。
缺点是高度的确定不是十分准确，在有坡度的地方表现的尤为突出。
算法支持两种搜索途径：
?
航空的与给定范围内的最低点比较每个点（中心点）的高度，若差值在给定的范
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