基于改进四叉树结构的LAS数据空间索引建立方法

陶维重 徐 莹 杨 阳 刘 扬

（1.黑龙江地理信息工程院，黑龙江 哈尔滨 150081；2.北京师范大学地理科学学部，北京 100000）

0.引言

LAS文件是由美国摄影测量与遥感协会ASPRS（American Society for Photogrammetry and Remote Sensing）提出的用于保存激光点云数据的文件格式，被广泛使用在三维激光扫描、激光点云可视化、海量激光点云存储等。根据ASPRS对LAS文件结构的描述可知，LAS文件本身并不存在空间索引，这使得对LAS文件直接进行空间查询和空间分析等相关操作带来了不便。目前的做法是将LAS数据导入到第三方软件中再对激光点云数据建立空间索引，空间查询和分析等相关操作则由第三方软件提供接口来完成[1]。这种方式无法摆脱第三方软件本身的束缚，并且这些软件大多都不会公开空间索引算法，对激光点云分析的底层算法构建带来了麻烦，需要自己建立LAS数据空间索引的方法来解决以上问题。

四叉树空间索引结构是常见的地理数据空间索引的结构，四叉树结构简单易于实现，本文根据ASPRS对LAS文件的说明对其进行解析，结合空间索引建立方法和激光点云数据特点，分析传统四叉树结构针对该类型数据建立空间索引的一些缺陷，对四叉树结构进行改进，利用改进后的结构建立LAS激光点云数据的空间索引。

1 LAS数据读取方式介绍

1.1 LAS数据结构解析

根据ASPRS对LAS格式的说明，以目前较为通用的LAS1.3为例，LAS文件主要包含三个部分：公共文件头区、变长记录区、点集记录区[2]。

公共文件头区（Public header block）：该区域包含了该LAS文件的概要信息，如,版本号、总点数、范围信息、偏移量、变长记录区长度等信息。……