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トップページ >  MAPCOM WORLD TOPICS >  LASデータの点密度を評価する

LASデータの点密度を評価する


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【2022/5/31】
PC-MAPPINGでは、点群データの標準フォーマットとなりつつあるLASの関連機能を最近の更新版で順次追加しています。
PCM8.018
(2021/3/30 更新)
  • [LASデータ領域ポリゴン]機能追加
  • [LASポリゴン抽出]機能追加
  • [LASデータサンプリング]機能追加
PCM8.019
(2021/5/6 更新)
  • [LASファイル再構成]機能追加
PCM8.021
(2021/9/8 更新)
  • [LASファイルデータの点密度マップを生成]機能追加
  • [LASデータサンプリング]に機能追加
LASとは?
ASPRS(The American society for Photogrammetry and Remote Sensing:アメリカ写真測量・リモートセンシング協議会)が定義する、LIDAR(Light Detection and Ranging:レーザー検出および測距)により計測された点群データの標準フォーマットです。
LASは点群データの相互交換に適したバイナリ形式のオープンフォーマットで、点群データの業界標準としてPC-MAPPINGをはじめとする様々なGISソフトの間で広く利用されています。
詳しくはこちら

セパレーター

2022年2月18日更新のPCM8.024では、新たに[ポイント群の密度評価]機能を追加しました。
この機能はLASに限らずPC-MAPPINGに取り込んだポイントデータに対して有効ですが、ASPRSの「LIDAR DENSITY AND SPACING SPECIFICATION」に準拠しており、LASの点密度を評価する指標としての活用が期待されます。

今回は、「LIDAR DENSITY AND SPACING SPECIFICATION」に示されている点密度の評価に利用される指標と、PC-MAPPINGの[ポイント群の密度評価]機能を利用した点密度の評価の流れについてお知らせします。

点密度の評価に利用される指標

LIDAR DENSITY AND SPACING SPECIFICATION」では、ポイントデータの密度評価について、下記の指標が示されています。

① 点間隔(Spacing)

点間隔は、ある点とその周辺の点との間隔を定量的に表す指標です。
事前準備として、点間隔を求めたいポイントデータ群に対してTIN(Triangulated Irregular Network: 不規則三角形網…点の集合を線分でつなぎ、三角形の頂点となるようにしたもの)を生成します。
ある点を中心に見ると、その点から周辺の点は三角形の辺で結ばれています。
それらの辺の長さの平均を取ったものが点間隔と定義されます。

点密度評価

点間隔

右の画像の場合、点間隔は
(1.314+2.050+2.027+1.237+0.888+1.011) / 6
=8.527 / 6
=1.421

となります。

②点密度(Density)

点密度評価

ボロノイ図

点密度は、ポイントデータがどれくらい密集しているのかを表す指標です。
こちらも事前準備として、点間隔を求めたいポイントデータ群をもとにボロノイ図(ポイントが存在する平面を、どのポイントに一番近いかによって領域分割して出来る図)を作成します。

点密度評価

点密度計算

点密度は、分割された領域ごとに、その領域の面積の逆数になります。
たとえば、領域の面積が1.683の場合、その逆数をとって
1 / 1.683 ≒ 0.594となります。
画像は、「LIDAR DENSITY AND SPACING SPECIFICATION」を再編集しました。
ポイントごとに点間隔、点密度を求めた後、それらの値を昇順にソートしたり、一定の階級幅で度数分布表を作成し、グラフ化することで、ポイント群の点間隔、点密度がどのように分布しているのかを直感的に把握することができます。

PC-MAPPINGで点密度の評価を行う

点間隔、点密度の算出

ポイントデータに対して「LIDAR DENSITY AND SPACING SPECIFICATION」に準拠した方法で点間隔、点密度を算出し
ます。
①LASデータファイルをポイントデータとしてインポートします。
 詳細はこちら(「PC-MAPPINGで点群データを使ってみよう」の項を参照)

点群評価

点群評価

3Dビュー

(G空間情報センター「VIRTUAL SHIZUOKA 静岡県 富士山南東部・伊豆東部 点群データ」より)
②評価の対象となるポリゴンレイヤー(DM図郭ポリゴン、
 標準地域メッシュポリゴン等)を用意します。
 インポートされたポイントデータの全てが対象となる
 場合、[インポート]-[点群・TINデータ]-[LAS
 データを部分的に抽出してポイントデータに変換(LAS
 データサンプリング)]
の下記オプション
 が利用できます。
  • ヘッダー情報から得られる図郭情報を基に矩形ポリゴンを生成し、属性としてヘッダー情報を格納する
  • 取り込まれた点群データから、その存在範囲ポリゴンを生成し、属性としてヘッダー情報を格納する

点密度評価

[LASファイルデータサンプル取り込み]ダイアログボックス

点密度評価

評価対象ポリゴン

 今回は簡便のため任意に作成したポリゴンを利用します。
[ツール]-[空間統計解析]-[空間解析]-[ポイント
 データ群の密度を評価(ポイント群の密度評価)]
を実行
 します。
 [点密度評価]ダイアログが表示されるので、適宜設定し
 ます。

点密度評価

[点群密度評価]ダイアログボックス

項目 説明
ポリゴンレイヤー 評価の対象となるポリゴンレイヤーを指定します。
ポイントレイヤー 評価の対象となるポイントレイヤーを指定します。
(中間利用した)
TINレイヤーを残す
チェックを入れると、処理処理後、点間隔を算出する際に中間データとして作成されたTINレイヤーを現在のプロジェクトに登録します。
(中間利用した)
ボロノイ分割レイヤーを残す
チェックを入れると、処理後、点密度を算出する際に中間データとして作成されたボロノイ分割レイヤーを現在のプロジェクトに登録します。
処理が終了すると、算出された点間隔(SortSpacing)及び点密度(SortDensity)の中央値、σ(68%)区間、2σ(95%)区間、3σ(99.7%)区間を示すメッセージウィンドウが表示されます。

点密度評価

算出結果メッセージボックス

 更に、点間隔、点密度を昇順にソートしたデータベース「SortSpacing」「SortDensity」が作成されます。
 点間隔のデータは「@LEN」フィールド、点密度のデータは「@DENSITY」に格納されます。

点群評価

SortSpaciing

点群評価

SortDensity

ヒストグラムの作成

このデータベースをもとに、[データベース]-[編集]-[演算・集計]-[ヒストグラムの生成]を利用して、算出した点間隔、点密度データからヒストグラムを作成します。

①生成されたデータベース(「SortSpacing」または
 「SortDensity」)がアクティブの状態で、[データ
 ベース]-[編集]-[演算・集計]-[ヒストグラムの
 生成]
を実行します。
 今回はキーフィールドは使用せず、「対象フィールド」を
 「@LEN」(点間隔)、最小値・最大値を適値算出し、
 10階級に分割する設定で【OK】をクリックします。

点密度評価

[ヒストグラムの作成]ダイアログボックス

②指定した階級幅で度数分布表のデータベースが作成され
 ます。
 「Range」フィールドは階級幅、
 「Count」フィールドは度数を表します。

点密度評価

度数分布表データベース

③作成した度数分布表をExcelにエクスポートすることで、
 グラフ化してヒストグラムを作成することができます。

点密度評価

ヒストグラム

セパレーター

LASの標準化に伴い、データの精度評価の需要は高まっていくでしょう。
PC-MAPPINGでは今後もLASをはじめとした点群データへの取り組みを進めていきます。