Tutorial: Virtual Point Clouds (VPC) maken en gebruiken

1. Introductie

Point cloud data wordt vaak in tiles aangeboden. Na het downloaden van de tiles moet je ze samenvoegen voor verdere analyse. Met virtuele point clouds hoef je de tiles niet fysiek samen te voegen, wat de hoeveelheid schijfruimte die nodig is voor tussenresultaten vermindert.

Een virtuele point cloud (VPC) is een nieuwe methode om een groot aantal point cloud-bestanden te verwerken. Het is een bestandsformaat dat verwijst naar andere point cloud-bestanden, vergelijkbaar met het concept van virtuele rasters. In de kern is een VPC-bestand een eenvoudig JSON-bestand met een .vpc-extensie, dat verwijzingen bevat naar daadwerkelijke gegevensbestanden (bijvoorbeeld LAS/LAZ of COPC-bestanden) en aanvullende metadata die uit de bestanden zijn geëxtraheerd. Tools die virtuele point clouds ondersteunen, behandelen de hele tiled dataset als één gegevensbron. Dit maakt het gemakkelijker om alle point cloud-bestanden die in het virtuele bestand worden vermeld weer te geven en te analyseren.

In deze tutorial leer je hoe je:

• AHN4 point cloud-tiles kunt downloaden van Geotiles.nl
• Point cloud-informatie kan controleren
• Een virtuele point cloud-laag kan maken van de tiles
• Het resultaat in de QGIS 3D-weergave kunt visualiseren

We gebruiken QGIS (versie 3.32 of nieuwer) en open data van Geotiles.nl.

2. Download AHN4 tiles

In deze workshop gaan we AHN4 point cloud tiles van Nederland gebruiken die je kunt downloaden van Geotiles.nl.

1. Ga in een webbrowser naar Geotiles.nl

2. Download de tiles van een stad naar keuze door op de kaart in te zoomen tot je de subtiles kan zien. Sla de tiles op in een map op je harde schijf.

In deze workshop gebruiken we Middelburg als voorbeeld. Voor het historische centrum van Middelburg kan je de volgende tiles downloaden:

• 65DN1_07.LAZ
• 65DN1_08.LAZ
• 65DN1_12.LAZ
• 65DN1_13.LAZ

3. Laad point cloud tiles in QGIS

In dit hoofdstuk gaan we de gedownloade point cloud tiles laden in QGIS.

1. Start QGIS Desktop. Controleer of je versie 3.32 of nieuwer gebruikt!

2. Ga in het Browser paneel naar het mapje waar je de tiles hebt gedownload. Klik met de rechtermuisknop op de naam van het mapje en kies Als Favoriet toevoegen uit het contextmenu.

Now hebben we een snelkoppeling gemaakt in het Browser paneel, waar we de bestanden gemakkelijk kunnen vinden.

3. Selecteer de .LAZ files sleep ze van het Browser paneel naar het kaartvenster.

QGIS zal nu het kaartbereik van de tiles met een gestreepte rode rand laten zien, terwijl het automatisch de LAZ-bestanden converteert naar het Cloud Optimized Point Cloud (COPC) formaat. Dit kan enige tijd duren.

Nadat de conversie is voltooid, zie de RGB-gekleurde punten in het kaartvenster en vind je de .copc-bestanden in het Browser paneel.

Laten we controleren of de point cloud correct gegeorefereerd is. We doen dit door een luchtfoto toe te voegen van de PDOK Services plugin.

4. Ga in het hoofdmenu naar Plug-ins | Plug-ins beheren en installeren....

5. Zoek in het dialoogvenster van de Plugins Manager naar PDOK Services plugin.

6. Klik op Plug-in installeren.

7. Klik op Sluiten om het dialoogvenster na de geslaagde installatie af te sluiten.

8. Zoek het PDOK Services Plugin icoontje  in de toolbar en klik erop.

9. Selecteer in het PDOK Services Plugin dialogvenster de eerste laag: Luchtfoto Actueel Ortho 8cm RGB. Dat is een hoge resolutie luchtfoto, die beschikbaar is als WMTS laag.

10. Klik op Onder om de laag onder de LAZ-lagen toe te voegen.

11. Klik op Sluiten om het PDOK Services Plugin dialogvenster te sluiten.

Je kunt in het kaartvenster zien dat de point cloud-gegevens mooi passen over de luchtfoto.

In het volgende hoofstuk gaan we de eigenschappen van de point cloud tiles bekijken.

4. Bekijken van de point cloud eigenschappen

Nu gaan we bekijken welke projectie en attributen de point cloud tiles hebben.

1. Klik in de toolbar op het Toolbox icoontje   om het Toolbox Processing paneel te openen.

2. Klap in het Toolbox Processing paneel Beheren gegevens puntenwolk uit door op de pijl te klikken en dubbelklik vervolgens op de Informatie tool.

3. Selecteer een van der point cloud tiles in het Informatie dialoogvenster en gebruik  om de locatie te kiezen voor het opslaan voor het uitvoerbestand (HTML bestandsformaat).

4. Klik op Uitvoeren.

Het resultaat kan bekeken worden in:

• Het Log tabblad van het Informatie dialoogvenster.
• In het Resultaten Bekijken paneel door te dubbelklikken op Laaginformatie.
  
  
• Een web browser, door het HTML-bestand te openen dat was opgeslagen.

5. Bekijk het resultaat en sluit het dialoogvenster. Sluit ook het Resultaat bekijken paneel.

• Hoeveel punten zitten in de tile?
• Wat is de projectie van de tile?
• Welke attributen hebben de punten in de tile?

We gaan het project eerst opslaan, voor we verder gaan.

6. Ga in het hoofdmenu naar Project | Opslaan als... en sla het project op in hetzelfde mapje als de LAZ files. Kies een naam, bijvoorbeeld Middelburg.qgz.

In het volgende hoofdstuk gaan we de tiles samenvoegen tot een Virtual Point Cloud laag.

5. Een Virtual Point Cloud laag maken

Onze point cloud-gegevens zijn nog steeds verdeeld in tiles. Voor verdere verwerking moeten we ze samenvoegen tot één laag. We kunnen dat doen met de Samenvoegen-tool, dat een grote LAZ- of COPC-laag zal creëren. Hier gaan we echter een Virtual Point Cloud (VPC)-laag maken. Het voordeel is dat we de gegevens niet kopiëren, maar de VPC-laag kunnen gebruiken in algoritmen die we nodig hebben voor verdere analyse.

De Virtuele puntenwolk (VPC) bouwen-tool werkt met de LAZ-bestanden, maar toont alleen de grenzen. Dat werkt prima voor verdere verwerking. Als we echter de RGB-kleuren of andere attributen willen zien, moeten we het COPC-formaat gebruiken.

1. Selecteer in het Lagen paneel alle LAZ lagen en klik met de rechtermuisknop op de selectie. Kies vervolgens Laag verwijderen uit het contextmenu. Klik in het popupvenster op OK om het te bevestigen.

Nu zie je alleen nog de luchtfoto.

2. Selecteer in het Browser paneel de COPC lagen, terwijl je de CTRL-toets ingedrukt houdt. Sleep vervolgens deze bestanden naar het kaartvenster.

3. Sla het project op door op  te klikken.

Je scherm ziet er nu zo uit:

4. Ga nu in het Toolbox Processing paneel naar Beheren gegevens puntenwolk | Virtuele puntenwolk (VPC) bouwen.

5. Klik in het Virtuele puntenwolk (VPC) bouwen dialoogvenster bij Invoerlagen op   .

6. Klik op Alles selecteren en OK.

7. Vink nu alle hokjes aan (Grensen polygonen berekenen, Statistieken berekenen, Overzicht puntenwolk bouwen).

De grenspolygonen zullen alleen de gebieden met datapunten bedekken, dus ze zullen niet noodzakelijk rechthoekig zijn zoals bij het kaartbereik. Het berekenen van statistieken is nuttig voor visualisatie en verwerking. De overzichtspuntenwolk is vergelijkbaar met piramidelagen voor rasters en helpt bij het efficiënt visualiseren van de puntenwolkgegevens op verschillende zoomniveaus.

8. Sla het resultaat op in het mapje dat je gebruikt voor dit project en geef het een bestandsnaam met de .vpc-extensie (zorg ervoor dat je die kiest in het Bestand opslaan dialoogvenster.

9. Klik op Uitvoeren. Klik op Sluiten om het dialoogvenster af te sluiten als de uitvoer is geproduceerd.

10. Verwijder de individuele point cloud tiles van het Lagen paneel.

11. Verberg de luchtfoto door het hokje voor de laagnaam uit te vinken in het Lagen paneel.

Je scherm ziet er nu zo uit:

12. Zoom in op het kaartvenster.

Nu zie je de punten ingekleurd met het classificatie-attribuut.

In het volgende hoofdstuk gaan we de visualisatie baseren op andere attributen en het resultaat visualiseren in de 2D- en 3D-kaartweergaves.

6. Point clouds in 2D en 3D visualiseren

Het is mooier om naar de RGB kleuren te kijken, in plaats van het classificatie-attribuut. We kunnen de RGB kleuren weer zichtbaar maken door instellingen te veranderen in het Laag opmaken paneel.

1. Selecteer de VPC laag in het Lagen paneel en klik op   om het Laag opmaken paneel te openen.

2. Klik in het Laag opmaken paneel op de Classificatie renderer en verander het in RGB.

Je hebt nu instellingen verandert voor de 2D-kaartweergave.

We kunnen de point cloud lagen ook visualiseren in de 3D-kaartweergave.

Instellingen voor de 3D-kaartweergave kan je doen in het 3D-kaartweergave   tabblad van het Laag opmaken paneel. Standaard staat ingesteld dat de 3D-kaartweergave de 2D-symbologie moet volgen. Dat laten we zo.

Nu kunnen we de point cloud visualiseren in de 3D-kaartweergave.

3. Om de lege plekken (ontbrekende punten) op te vullen, maak je luchtfotolaag zichtbaar door het vakje in het Lagen paneel aan te vinken.

4. Kies in het hoofdmenu Beeld | 3D-kaartweergaven | Nieuwe 3D-kaartweergave.

Dit zal een nieuw venster voor de 3D-weergave laden en begint met het renderen van de point cloud-laag. Standaard zal het venster docken zoals andere QGIS-panelen. Het is echter vaak mooier om de 3D-weergave op volledig scherm te hebben.

5. Klik in het 3D-kaart 1 venster op  om het docken uit te schakelen.

6. Maximaliseer het 3D-kaart 1 venster.

Nu kun je navigeren in de 3D-weergave. Je kunt het kompaspaneel aan de rechterkant van het venster gebruiken of proberen de muis te gebruiken. Door met het scrollwiel te slepen, kantelt het beeld. Door met de linker muisknop te slepen, kun je in alle richtingen pannen. Door met de rechter muisknop te slepen, kun je in- en uitzoomen. Als je kompaspaneel niet nodig hebt kan je op  klikken om het paneel te verbergen.

• Probeer andere attributen te visualiseren in de 2D- en 3D-kaartweergaven door de instellingen in het Laag opmaken paneel te veranderen.
• Gebruik de   tool om hoogtes van gebouwen te meten.
• Speel met de   opties om in de 2D-kaartweergave te visualiseren welk gebied wordt weergegeven in de 3D-kaartweergave.