Przewodnik po wyodrębnianiu torów kolejowych z lidaru

Dokładne mapowanie korytarzy kolejowych jest niezbędne dla niezawodnej konserwacji, planowania konstrukcyjnego i skutecznego wykrywania zmian. Dzięki zestawowi narzędzi Global Mapper Pro do przetwarzania chmur punktów, analizy terenu i automatycznego wyodrębniania linii nieciągłości, analiza linii kolejowych staje się wydajna i przystępna – niezależnie od tego, czy dane pochodzą z pomiarów dronów, czy z istniejącego cyfrowego modelu terenu (DEM).

Wymagania dotyczące danych dla analizy kolei

Aby uruchomić proces ekstrakcji obiektów kolejowych, potrzebujesz modelu DEM o wysokiej rozdzielczości. Jeśli nie posiadasz jeszcze modelu terenu, możesz go wygenerować z chmury punktów, a nawet utworzyć chmurę punktów na podstawie obrazów zebranych dronem za pomocą narzędzia Pixels to Points . Jeśli chcesz zbudować lub udoskonalić swój proces fotogrametrii, zapoznaj się z naszymi samouczkami i dodatkowymi materiałami.

Przygotowanie chmury punktów

Rozpoczynając pracę od chmury punktów, pierwszym krokiem jest utworzenie modelu DEM za pomocą narzędzia Siatka wysokości. Przed rozpoczęciem procesu tworzenia siatki warto przyciąć i sklasyfikować dane, aby skrócić czas przetwarzania i uprościć proces. 

Ponieważ ten obieg pracy koncentruje się wyłącznie na liniach kolejowych, można usunąć otaczające je obszary. Aby przyciąć dane, otwórz zestaw narzędzi Digitizer i narysuj obszar wokół torów. Następnie wybierz ten nowy obszar i użyj narzędzia Przytnij do zaznaczonych obszarów.

Jeśli nie chcesz przycinać danych, ale nadal chcesz ograniczyć przetwarzanie, wiele narzędzi używanych w tym przepływie pracy obejmuje kartę Granice, która umożliwia ograniczenie operacji do określonego obszaru.

Aby jeszcze bardziej oczyścić chmurę punktów, zaleca się klasyfikację punktów gruntowych w celu wykluczenia zbędnych obiektów, takich jak drzewa, budynki czy hałas. Ważne jest, aby upewnić się, że szyny są oznaczone jako gruntowe i nie są wyłączone z procesu klasyfikacji. 

Od Lidaru do DEM

Po przycięciu i sklasyfikowaniu chmury punktów należy użyć narzędzia „Utwórz siatkę wysokości” , aby wygenerować dane DEM potrzebne do wyodrębnienia linii podziału. W ten sposób powstaje ciągła powierzchnia, którą narzędzie „Linia podziału” analizuje pod kątem zmian nachylenia i wysokości, aby zidentyfikować linie kolejowe. Należy pamiętać, że narzędzie „Linia podziału” działa tylko z modelem powierzchni, a nie z siatką. W tym oknie dialogowym chmurę punktów można filtrować według klasyfikacji, aby używać tylko punktów terenu. Chociaż jest to opcjonalne, zazwyczaj zapewnia to bardziej przejrzystą powierzchnię odniesienia.

Aby reszta procesu przebiegała prawidłowo, dane bazowe muszą mieć wystarczająco wysoką rozdzielczość, aby tory kolejowe były widoczne jako wyraźny podpis wysokości – patrz poniższe obrazy. Użyj narzędzia Profil ścieżki , aby sprawdzić, czy siatka odpowiednio odzwierciedla tę zmianę wysokości.

Ekstrakcja kolejowa

Narzędzie Generuj linie podziału oferuje trzy metody ekstrakcji, w tym opcje identyfikacji krawędzi płaskich powierzchni lub obszarów o jednolitym nachyleniu. W tej analizie kolejowej nacisk położony jest na: Znalezienie linii podziału przy dowolnym przerwaniu powierzchni . Ta metoda identyfikuje linie podziału wzdłuż zmian krzywizny w oparciu o wybrany typ siatki. W oknie dialogowym Ustawienia linii podziału:

1. Typ siatki krzywizny: Profil – Tworzy linie biegnące równolegle do szyn. 
2. Próg wykrywania krawędzi: ~500 – Kontroluje, jak strome musi być zbocze, aby umożliwić wydobycie. Przesunięcie suwaka progu maksymalnie w prawo pomaga wyizolować ostre, niemal pionowe krawędzie charakterystyczne dla szyn.
3. Próg połączenia krawędziowego: <300 – Wpływa na sposób, w jaki narzędzie radzi sobie z małymi niespójnościami. Niższe wartości skutkują dłuższymi, bardziej ciągłymi liniami przerwania.

Linie podziału reprezentujące wyodrębnione elementy szyn są oznaczone na żółto

Rozwiązywanie problemów z liniami przerwania

Jeśli wyodrębnione linie podziału torów wydają się fragmentaryczne lub niekompletne, spróbuj utworzyć siatkę krzywizny , aby przetestować i zwizualizować ustawienia. Przepływ pracy z liniami podziału opiera się na siatce krzywizny utworzonej na podstawie danych wysokościowych, więc bezpośrednie wygenerowanie siatki może pomóc zrozumieć, jak rozdzielczość i metoda siatki wpływają na wyniki.

Spróbuj utworzyć siatki o różnych rozdzielczościach – na przykład siatkę 1 metra, a następnie siatkę 0.1 metra – i porównaj wyniki. Powinieneś być w stanie wyraźnie rozróżnić szyny na czarno-białym wyświetlaczu krzywizny. Jeśli nie widać żadnych cech w tym, co wygląda na zakłócenia telewizyjne, dostosuj parametry krzywizny i linii załamania.

Na koniec należy sprawdzić, czy podstawowa siatka wysokościowa ma wystarczającą rozdzielczość, aby szyny były widoczne jako odrębne obiekty. Bez takich szczegółów wyodrębnianie linii podziału będzie zawodne.

Siatka krzywizny: 0.1 m (po lewej) i 1 m (po prawej)

Wyodrębnianie linii nieciągłości torów z danych wysokościowych to skuteczny sposób na zwiększenie dokładności analizy torów kolejowych, planowania konserwacji i wykrywania zmian. Przygotowując czystą chmurę punktów, generując model DEM o wysokiej rozdzielczości i precyzyjnie dostosowując ustawienia linii nieciągłości, można niezawodnie modelować i wyodrębniać cechy torów kolejowych. 

Global Mapper Pro usprawnia każdy etap tego procesu, czyniąc go przystępnym i niezawodnym, niezależnie od tego, czy pracujesz na obrazach pozyskanych z drona, chmurach punktów lidarowych, czy istniejących danych wysokościowych. Wypróbuj integrację Global Mapper Pro ze swoim procesem już dziś.