点云生成 DEM：LAS/LAZ 文件如何变成表面
点云是数以百万计的独立量测点，DEM 则是每个格网单元一个高程。把前者转成后者——激光点云生成 DEM、LAS 转 DEM——正是让一次扫描变成可以绘等高线、切断面、算体积的成果的那一步。这个转换运行起来很简单，却很容易在细节上出错，因为其中藏着三个决定：哪些点参与、格网多大、没有点的地方怎么办。本文逐一说明。
用哪些点：DTM 和 DSM 是两张不同的栅格
同一份点云能生成两个不同的表面。只用分类为地面的点，得到的是裸地模型，即 DTM。使用全部点，得到的是表面模型，即 DSM，它会越过植被、建筑和机械。
两者没有哪个是“正确”的，它们回答不同的问题。土方、排水和等高线需要地面。料堆、构筑物和通视则要在实际存在的表面上量测。
| 成果 | 使用的点 | 每个格网保留的值 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 裸地 DEM（DTM） | 分类为地面的点（第 2 类） | 最低高程 | 挖填方、场地平整、排水、等高线 |
| 表面模型（DSM） | 全部点 | 最高高程 | 料堆、构筑物、通视、正射影像底图 |
先有地面分类，再谈转换
裸地 DEM 的质量不会超过文件里的地面分类质量。在 LAS 格式中，每个点都带有类别码，第 2 类表示地面。如果点云从未分类，就没有地面点可选，用它生成的所谓 DTM 只是换了名字的 DSM。
转换之前先检查文件：有多少点、是否有分类为地面的点、是否带颜色。刚从摄影测量流程出来的点云往往未分类；机载 LiDAR 的交付成果通常已分类。
格网大小取决于点密度
DEM 的格网大小应与点云所能支撑的程度相称。每平方米约四个点时，0.5 m 的格网里大致有一个点；若要求 0.1 m，大多数格网是空的，只能由邻近格网填补。栅格变大二十五倍，细节却没有增加。
稳妥的起点是平均点间距——点密度平方根的倒数。地面平缓且在意文件大小时取粗一些；只有密度确实足够时才取细。
没有点的格网
空格网很正常：水面对地形激光几乎没有回波，建筑物下方的地面没有地面点，茂密树冠只让少量脉冲穿过。转换工具要么把这些格网留作 NoData，要么用周围的点内插填补。
填补出来的格网看起来像数据，其实不是。由岸线填出来的湖面是猜测，仓库下方的地面也是。要清楚你的工具采用哪种做法；当体积依赖这些区域时，把大片填补区视为未量测。
对成果要做的检查
给 DEM 加上晕渲再看。沿航线方向的条带说明航带未对齐；凹坑和尖刺说明保留了噪声点；台阶状的外观说明格网比数据更细。然后把表面与若干实测检查点比较，并在量测任何东西之前确认平面和高程坐标系——把椭球高的 DEM 当作正高来读，处处都差一个大地水准面差距。
在 STREAM 中由点云生成 DEM
STREAM 直接打开 LAS 和 LAZ，并在转换前先读取文件：点数、分类、颜色和范围。随后以复选框提供三种成果——由分类为地面的点生成、每个格网取最低高程的裸地 DEM；由全部点生成、取最高高程的表面模型；以及取最高点颜色生成的正射影像。如果点云中没有分类为地面的点，裸地选项会被禁用并说明原因。
格网大小根据点云的点密度预先填好，输出尺寸以像素预览；如果设得比密度更细，STREAM 会提示这不会增加细节。点云按块流式读取而不是整体载入，所以文件大小不是限制，成果以瓦片地形打开，体积、横断面、等高线、坡度、水文等所有工具都在其上运行。生成的 DEM 可导出为 GeoTIFF。
STREAM 不对点进行分类或编辑。需要地面分类的点云，必须在导入之前完成分类。
常见问题
激光点云如何生成 DEM？
先选定要用的点——裸地 DEM 用分类为地面的点，表面模型用全部点——再设定与点密度相称的格网大小并栅格化：每个格网从落入其中的点取一个高程。然后用已知点检查成果，并确认其坐标系。
由点云生成的 DEM 应取多大的格网？
大约等于平均点间距，即点密度平方根的倒数：每平方米四个点时约 0.5 m。更细的格网会让多数格网为空并由邻近格网填补，文件变大而细节不增加。
未分类的点云能生成 DTM 吗？
生成不了真正的 DTM。裸地模型由分类为地面的点构建；没有分类就无从选择，成果中会包含植被和构筑物。请先对点云分类，或用全部点生成表面模型。
LiDAR 生成的 DEM 与摄影测量生成的 DEM 有什么区别？
两者都是对点云栅格化。LiDAR 脉冲能穿过植被间隙到达地面，所以经过地面分类的 LiDAR 点云能给出树冠下的裸地模型；摄影测量点云只能看到相机看到的东西，给出的是最上层的表面。
STREAM 能把 LAS 或 LAZ 转成 DEM 吗？
能。它打开 LAS 和 LAZ，由分类为地面的点生成裸地 DEM，由全部点生成表面模型，或在一次导入中同时生成两者，格网大小根据点密度给出建议，成果可导出为 GeoTIFF。它不对点进行分类。
为什么我的 DEM 有空洞或平坦的色块？
没有点的格网——水面、建筑物下方的地面、茂密树冠——要么留作 NoData，要么被内插填补。平坦或模糊的色块就是填补出来的格网；当体积依赖它们时，应视为未量测。
参考来源
在 STREAM 中把 LAS 或 LAZ 点云生成 DEM
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