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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
邓向瑞 冯仲科 马钦彦 姚山 罗旭
该文提出了一种测定疏林立木材积的新方法,即利用三维激光扫描系统测量立木材积并建立材积表.采用该方法在标准地内按径阶对立木进行三维扫描,可以获取基本测树因子(包括立木的胸径、树高、冠幅)和三维立木模型,由Cyclone扫描软件可以计算立木材积.由扫描获取的立木胸径和树高能够回归建立二元立木材积方程.为检验扫描获取的基本测树因子的精度以及材积方程的适用程度,将扫描后的立木伐倒,并采用区分求积法实测材积.对比扫描数据和实测数据,扫描获取的基本测树因子和扫描材积均满足精度要求,说明这种新方法能够用于森林资源调查和建立立木材积表.
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
邓向瑞 冯仲科 罗旭
该文介绍了三维激光扫描系统的组成、工作原理及仪器的性能指标、特点和操作方法.通过甘肃省小陇山林区实验,首次将三维激光扫描系统引入林业调查.通过三维激光扫描仪获取单株立木空间点云数据,利用软件建立了立木三维模型.从三维模型上可直接量测立木树高、胸径、冠幅和计算立木材积,利用获取的材积可进一步建立立木材积方程和编制立木材积表.通过与伐倒木实测数据对比,采用该系统获取的测树因子和立木材积均满足林业调查的精度要求.研究表明,采用三维激光扫描系统可实现对疏林单株立木的无损伤、高效、精准监测,可在森林资源调查中应用.
[期刊] 林业科学
[作者]
郭秀荣 陆怀民 杜丹丰
提出一种基于激光扫描的林木材积测定技术,该技术利用几何方法处理扫描获得的三维点云数据,并采用VC++和Matlab语言编程,可以快速、准确地计算林木材积。试验证明,林木材积平均误差小于3%。如对多株林木进行扫描,可最终实现森林蓄积量测定的自动化,从而节约大量人力物力。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
罗旭 冯仲科 邓向瑞 郝星耀 陈晓雪
该文介绍了三维激光扫描成像系统的组成、工作原理、仪器的性能指标及软件功能.通过在甘肃省小陇山林业局的试验,总结了三维激光扫描成像系统进行精准测树的流程、内业数据处理方法、提取各种测树因子的方法、测量立木材积以及树冠体积的方法.结果表明:使用三维激光扫描成像系统可以获取树木的立体模型,得到某些传统方法难以获得的数据,如树冠体积、表面积等,并且可以随意重复量测;通过扫描获得的树木材积可以替代传统的区分求积方法,建立材积表不再需要大量伐树;使用立木扫描模型解决了树冠测量的难题.因此,将三维激光扫描成像系统作为精准测树工具,是一种切实可行的方法.
关键词：
森林计测 三维激光扫描成像系统 精准测树
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
韩光瞬 冯仲科 刘永霞 王小昆
该文介绍了三维激光扫描系统的测量原理、测树过程和测树因子的获取方法.在甘肃省小陇山林业局党川林场,通过对立木扫描数据和伐倒木实测数据进行比较研究,结果表明用激光扫描系统进行测树能够获得较高的精度,做到精准监测,满足林业上测树的要求;同时,利用样木三维模型,可以方便地获取传统方法难以获取的测树因子,从而大大拓展了它在林业中的应用.
关键词：
激光扫描系统 精度分析 测树 精准监测
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
陈军 孙圆 刘晨曦 姚睿涵 于嘉辉 曹福亮 余鹏飞
[目的]马褂木是优良的用材树种,研究其材积模型并分析多种密度种植下的径级材种造材出材率,旨在为马褂木人工林高效培育提供重要的指导。[方法]在马褂木多密度人工林试验区获取全样地地面激光雷达数据。通过点云提取单木结构参数,对4种造林密度(株行距配置:2m×2m、3m×3m、4m×4m、5m×5 m)马褂木试验林测树因子(胸径DBH,树高H,材积V)进行分析,建立一元材积方程、削度方程模型,并应用削度方程计算各密度林分材种出材率。[结果]研究得到的一元二次式V=0.000 3D~2+0.006 5D-0.036 9为研究区马褂木最优一元材积式,该模型的决定系数(R~2)为0.884,经过剩余标准差(S_(EE))、系统误差(T_(RE))、平均相对误差(M_(SE))、预估精度(ρ)等评价指标检验,无明显系统偏差,可用于研究区马褂木材积估计。研究选定改进的舒马赫方程式作为不同密度马褂木的削度方程,该模型R~2为0.924,经检验方程均方根误差为1.454,平均相对误差为0.050,预估精度达到0.910。进一步采用削度方程为多密度马褂木试验林进行多径级材造材,得到疏林地4m×4m密度种植下的大径材出材率最大(39.582%),密林地2m×2m密度种植下的小径材出材率最大(81.250%),而综合出材率最大的是4m×4m密度(98.650%)。[结论]马褂木多密度经营下,疏林地大径材出材率最大,密林则以小径材为主要径级材种。基于地面激光点云获取的单木参数可以直观地进行森林经理研究,对提升人工林的生产经营水平以及提高林业工作者的工作效率均有积极影响。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
熊妮娜 王佳 罗旭 冯仲科 韩光瞬
树冠体积在林业及其他领域得到越来越广泛的应用.该文介绍了三维激光扫描系统的组成、工作原理及工作流程;探讨了应用三维激光扫描系统,通过扫描获取单株树木的三维空间点阵数据,将树冠近似为多个圆台体,求它们的体积之和来计算树冠体积的方法.并在甘肃省小陇山林业局党川林场以油松为例进行了实验,而后对实测数据进行了精度分析,取得了较为满意的结果.研究表明,利用三维激光扫描系统测量树冠体积具有较强的实践意义和应用价值.
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
冯仲科 罗旭 马钦彦 郝星耀 陈晓雪 赵利果
林业中对树冠进行准确量测一直都难以实现,对树冠体积、表面积的估测也多是将树冠近似为规则几何体,所得到的数据偏差较大,使与树冠相关的一些研究受到限制.该文将三维激光扫描成像系统运用于立木测量,建立立木三维模型,通过对模型进行量测获取包括树冠体积、表面积等各种测树因子.以此为基础,运用非线性回归方法建立树冠体积、表面积回归方程,相关系数都在0.95左右.利用树冠体积、表面积回归模型,可以用传统林业调查数据推算树冠的体积表面积,可以使与树冠相关的估测、研究得到较好的结果.同时该文将树冠因子引入生物量模型,建立包含树冠体积、表面积的生物量模型,获得了较传统CAR模型更好的效果,可作为生物量估测的基本模...
关键词：
三维激光扫描成像系统 树冠 生物量
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
孙圆 顾炜江 林秀云 姚睿涵 曹林 史博文 曹福亮
【目的】落羽杉树种自上世纪在江苏引种,目前绝大部分成林、成材,发挥了较好的生态、经济和社会效益。为该树种建立合适的一元材积表、计算材种出材率有助于对树种的精准经营。【方法】设计地面激光多站点扫描获取活立木点云数据,提取立木结构参数胸径(D)、树高(H)、上部直径(d),计算立木材积(V),为研究区落羽杉建立一元材积模型和削度模型,编制一元材积表和材种出材率表。采伐每种源落羽杉标准木各一株制作解析木作为检验数据。【结果】激光点云所提取的胸径与实测胸径精度相关性为R2=0.922;研究得到二项式模型为研究区落羽杉一元材积式,该模型R~2=0.969,TRB和MSB分别为2.88%和9.99%,无明显的系统偏差,编制一元材积表可用于研究区落羽杉的立木材积估计;建立了研究区落羽杉削度方程,所用改进四参数schumacher模型R~2=0.939,并以单木结果推算林地单位面积平均材种出材。经过检验,所得一元材积表在置信区间95%下,与检验数据方差不存在显著不同(F=0.880)。削度方程造材结果与解析木造材结果的线性回归斜率均接近1,且大径材回归检验精度最好,R~2都为0.99。【结论】经过分析,实验地6个种源落羽杉纯林单位面积材种出材量最大为大径材。结合前人研究结果实验区生长表现优良的种源出材状况较好,特别是削度性状良好的14号和17号种源可作为用材树种进行推广应用。地面激光扫描技术无破坏性,是林业调查中的新方法。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
孙圆 顾炜江 林秀云 姚睿涵 曹林 史博文 曹福亮
【目的】落羽杉树种自上世纪在江苏引种，目前绝大部分成林、成材，发挥了较好的生态、经济和社会效益。为该树种建立合适的一元材积表、计算材种出材率有助于对树种的精准经营。【方法】设计地面激光多站点扫描获取活立木点云数据，提取立木结构参数胸径（D）、树高（H）、上部直径（d），计算立木材积（V），为研究区落羽杉建立一元材积模型和削度模型，编制一元材积表和材种出材率表。采伐每种源落羽杉标准木各一株制作解析木作为检验数据。【结果】激光点云所提取的胸径与实测胸径精度相关性为R~2=0.922；研究得到二项式模型为研究区落羽杉一元材积式，该模型R~2=0.969,T_(RB)和M_(SB)分别为2.88%和9.99%，无明显的系统偏差，编制一元材积表可用于研究区落羽杉的立木材积估计；建立了研究区落羽杉削度方程，所用改进四参数schumacher模型R~2=0.939，并以单木结果推算林地单位面积平均材种出材。经过检验，所得一元材积表在置信区间95%下，与检验数据方差不存在显著不同（F=0.880）。削度方程造材结果与解析木造材结果的线性回归斜率均接近1，且大径材回归检验精度最好，R~2都为0.99。【结论】经过分析，实验地6个种源落羽杉纯林单位面积材种出材量最大为大径材。结合前人研究结果实验区生长表现优良的种源出材状况较好，特别是削度性状良好的14号和17号种源可作为用材树种进行推广应用。地面激光扫描技术无破坏性，是林业调查中的新方法。
[期刊] 林业科学
[作者]
张绍群 花军 许威 陈光伟 刘龙 Cai Liping
以杉松和银白杨为试验材料,利用三维扫描技术研究木材断口的分形特征。结果表明:三维扫描技术可以有效地分析木材断口分形特征;木材断口截面面积与其距离零点的距离的对数之间具有明显的线性关系;木材断口最高点与剪切工作截面之间断口部分的分形维数随剪切工作截面向断口底部移动而逐渐减小;不同树种木材断口分形维数之间存在具有统计意义的显著性差异,杉松和银白杨断口分形维数均值分别为2.050和2.091。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
刘伟乐 林辉 孙华 严恩萍
胸径是树木最重要的测树因子之一,其精度直接影响材积的测定。传统的树木胸径测量效率低,范围较小;采用遥感反演间接测量胸径,精度较低,且不能直接获取单木的点云数据。本文利用三维激光扫描技术提取立木的3D点云数据,提出一种自动、高效提取单木胸径的算法。利用三维激光扫描仪对样地8棵杨树进行扫描,得到三维点云数据;同时,开展数据分割、精简、降噪处理,得到简化后的点云数据,最后对提取的胸径点云数据进行分层设置,将截取层厚度设置为0,0~1,1~2,2~3 cm 4个等级,利用快速凸包算法将点云数据闭合成一个多边形,运用Arc Engine控件调用Arc GIS中测算多边形长度的方法计算闭合平面周长,换算出...
[期刊] 林业科学
[作者]
尤磊 哈登龙 谢明坤 张晓鹏 宋新宇 庞勇 唐守正
【目的】利用地面三维激光扫描仪获取的单木树干点云,提出一种基于断面轮廓曲线的树干材积计算方法,为准确测定单木树干材积提供参考。【方法】首先,将树干点云按设定高度thick划分为若干等高垂直分段,对于一个垂直分段,将其树干点云投影至下断面得到一个平面点集,以该点集凸包点形成闭合凸多边形的质心为中心点,以角度参数θ对该平面点集角度分区,一个角度分区中所有点的重心点为该角度分区的轮廓点,根据角度分区在上下垂直分段上的相邻性和连续性修复无轮廓点的角度分区;然后,以当前垂直分段所有角度分区的轮廓点为插值点,构建一条闭合连续光滑的三次B样条曲线(称之为垂直分段的断面轮廓曲线),该曲线所围面积为断面积,断面积与高度thick之积为垂直分段体积,所有垂直分段体积累加得到树干材积。分别以可准确计算体积的圆柱体、圆台体和抛物线体的模拟点云与地面三维激光扫描仪获取的来自7个树种183个长度为1 m的树干点云为实测数据,开展模拟试验和实测试验。【结果】模拟试验结果表明,对于圆台体和抛物线体的体积计算,断面轮廓曲线法在合适的thick与θ参数下计算精度高于拟合圆、拟合圆柱体和Bézier凸曲线法的计算精度。实测试验结果表明,与断面轮廓曲线法计算的材积(thick=2 cm,θ=2°)相比,拟合圆、拟合圆柱体和Bézier凸曲线法计算材积的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为064%、43365 cm~3和054%,均方根误差(RMSE)分别为063%、42906 cm~3和053%,总相对误差(TRE)分别为1188%、3 36136 cm~3和951%。【结论】断面轮廓曲线法计算的树干断面积和材积最为精确,传统以横断面是圆为理论计算的树干断面积和材积均大于其真值。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
成思源 王小康 杨雪荣
对基于三维人体扫描技术的个性化设计方法及应用进行了研究。以一种医疗器械的个性化设计为例,通过应用Sense三维扫描仪采集人体表面的三维数据,再结合正逆向软件Geomagic Design X进行数据处理和模型重构,最后在重构模型的基础上结合个体需求进行个性化手臂夹板的设计。该研究体现了三维人体扫描技术在个性化设计中的应用价值,并验证了所提出个性化设计方法的可行性。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
冯仲科 徐祯祥 王小昆 孔维鹤
为了测定立木的材积,该文应用孔兹干曲线方程建立了表达整株树干形状的连续干曲线方程组和树干材积的精准区分求积式.据此,推导出立木的改进形点法求积式.为了克服对形点的观测困难,该文又提出了形点高的推定式,便于发挥外业调查的工作效率.以精准区分求积式所求材积为真值,中央断面区分求积法、改进前的立木形点法和改进形点法分别与其进行比较,理论与实验证明,改进形点法测定立木材积的过程简便易行,具有更高的准确度、通用性和实用性.
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