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[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] 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] 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]
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] 林业科学
[作者]
刘金鹏 张怀清 刘闽 李永亮
【目的】应用地面激光扫描（ＴＬＳ）数据提取单木点云骨架模型，提出一种基于骨架模型的单木分枝结构及枝长、分枝角度信息自动提取方法，为单木参数化建模与森林可视化模拟提供数据基础，并丰富林业参数调查手段。【方法】应用地面激光扫描仪器ＦＡＲＯ，以１／４分辨率、测速２４４ ０００点·Ｓ～（－１）获取试验区３株单木的点云数据。首先，采用ＳｋｅＬ ＴＲｅ算法对带有噪声的ＴＬＳ数据生成骨架模型；然后，基于该骨架模型和图深度优先搜索算法提出一种自动提取分枝结构的方法，根据骨架模型邻边的拓扑关系搜索与各个分枝相连接的节点，每个节点中包含该节点主导方向、邻边个数及位置的属性，通过这些属性判定节点是否为分枝节点；由于．．．
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
向兴龙 孙华 唐杰 潘政尚 周榕 宋柯馨
【目的】林木参数是森林蓄积量、森林生物量估算的基础指标，传统的人工调查方式费时费力，已难以适应新形势下数字化森林资源监测技术的要求。地面激光雷达扫描技术能够获取小尺度高分辨率的林分内部结构信息，为林分环境条件下林木胸径、树高提取提供一种新的思路。【方法】以芦头实验林场杉木林样地为研究对象，针对FARO Focus 3D X330三维激光扫描仪设计了7种不同的扫描组合方式对样地进行扫描，提出象限角点云简化思路进行参数提取和精度评价，探究不同扫描组合方式对林木胸径、树高参数提取精度与效率的影响。【结果】1）当扫描分辨率为1/2、质量为4X时，胸径参数提取精度最高；当扫描分辨率为1/4、质量为4X时，树高参数提取精度最高。2）在林木参数提取结果没有显著性差异的前提下，扫描分辨率为1/4、质量为4X的扫描参数工作效率最高。3）选取同时兼顾精度和效率的1/4扫描分辨率、质量4X的扫描结果，进行象限角点云简化，简化的点云能够准确地提取出林木胸径参数。【结论】研究结果对于具有相同或相似地理条件和树种的林地选择扫描参数和点云简化方式具有重要参考价值，可以提高内业工作效率，同时也为地面激光雷达野外样地调查提供方法和技术参考。
[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] 中南林业科技大学学报
[作者]
曹明兰 李亚东 冯海英 蔡彩
随着数字林业和精准林业建设的推进,利用三维可视化技术辅助森林管理的需求越发突出,然而3D森林景观建模与建筑物建模相比具有冠层起伏频繁、形状不规则、光线条件复杂、纹理重复度高、像对间存在非刚体性变化等特点,直接采用普通建模方法构建的三维模型效果不理想。本研究实践了一种无人机倾斜摄影系统与背包式三维激光扫描系统相结合的森林景观三维场景建模方法,讨论了数据获取原理、点云配准方法及数据处理流程,并在潭柘寺森林景区进行实验,验证方法的有效性。结果表明,两种点云配准的整体误差小于2.37 mm,能够满足森林景观三维场景建模的精度要求。该方法不仅能省去倾斜摄影的外业控制点采集过程,还实现了两种技术的优势互补,降低了森林景观三维建模的成本,提高了建模效率,对森林精准计测及精细化管理具有一定实践意义。
[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] 林业科学
[作者]
黄洪宇 陈崇成 邹杰 林定
对利用野外树木激光扫描获取的海量点云数据来提取树木几何与拓扑特征并以此来构建树木三维模型的方法进行综述。在总结基于激光点云的树木建模基本原理和步骤的基础上,围绕单树点云数据的分割、树枝骨架的提取与优化、单木模型的表面重建等主要过程,对各种具体实现技术或方法进行分类、分析和评价,最后对生成的树木模型的精度和未来的技术发展趋势进行简要分析。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
史蒲娟 翟瑞芳 常婷婷 彭辉 林承达 罗俊
分别采用单目视觉和激光扫描技术对2个油菜品种中双6号和华油杂62号的植株进行三维重建,并在重建模型上完成了对株高、叶柄长、叶片长度和叶片面积等4个株型参数的测量。结果表明:使用单目视觉和激光扫描技术的重建结果均能真实地表现油菜植株的整体形态,叶片间无遮挡的中双6号油菜植株效果更好,测量误差在2.00%以内;形态复杂叶片间部分遮挡的华油杂62号油菜植株测量误差在3.00%以内。模型重建试验表明,利用单目视觉和激光扫描技术能够完成复杂植株的模型重建,并实现部分株型参数的测量,可以为作物的遗传育种提供数据支持。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
邱学军 姚文俊 曹振洲 沈健
为了加快新工科建设的步伐,推动创新实验平台建设,结合我校光电信息专业教学实际,研制了基于LabView控制的激光Z扫描实验平台。简述了激光Z扫描的工作原理、实验系统的组成及其构造、LabVieW控制的激光Z扫描程序以及实验数据处理和分析;获得了甲醇溶液的非线性折射系数,实验结果表明:该装置可以正常运行。该实验有助于学生提升创新思维和综合能力。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
牛智有 沈柏胜 路开新 徐志杰 江善晨 刘静 刘梅英
为提高仓内原料储料量测量自动化和智能化水平，设计了一种基于二维激光雷达扫描的储料量测量装置与系统。本系统采用RPLIDAR S1型二维激光雷达扫描获取不同储料量物料的原始点云数据，通过坐标变换、重叠点提取、滤波、分割等方法对原始点云进行预处理，采用贪婪投影三角化算法将预处理后的点云进行三维重建，获得仓内原料的三维模型，结合物料三维模型和物料的容重获得仓内原料的储料量，从而实现储料量的自动测量。以玉米为试验对象，测量小型储料塔内玉米储料量并对玉米不同储料量进行扫描测量，验证模型的准确性。结果显示：测量结果的平均绝对误差为8.05 kg，平均相对误差为1.52%。结果表明，基于二维激光雷达扫描的储料量测量方法是可行的，具有较好的稳定性和测量精度，能够满足生产实际需求。
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