基于无棱镜全站仪的树冠体积算法

树冠体积是树木生物量计算中非常重要的参数。在此,介绍了一套基于无棱镜全站仪的树木树冠体积测量和计算方法。首先,在树木周围布设控制点,并用GPS测定控制点坐标。其次,根据树木的生长情况将树冠分层,每层根据树冠伸展情况和凹凸变化选择特征点施测。再次,将所测各层的特征点,在各自层内两两相连,构成弧段面。然后,由下至上,相邻弧段分别进行内插点操作,以保证上下两弧段的点数目相同,将上下弧段的点一一对应相连,以构成多面体,进而建立树冠模型,利用积分算法计算树冠的体积。最后,选取了7棵不同冠形的样本树,比较了传统方法、无棱镜全站仪、三维激光扫描仪所测树冠体积。结果表明,全站仪所测体积的精度大大高于传统方法;与三维激光扫描仪相比,大体上有10%~20%的误差。考虑到,无棱镜全站仪野外工作环境要求和造价都远低于三维激光扫描仪,因此,本文的方法具有较强的实践意义和应用价值。     

基于三维激光扫描的树冠体积计算方法研究

指出了由于树冠形状不规则,树冠体积难以被准确测算,传统的估算树冠体积的方法是将树冠近似为规则的几何体,所获得的树冠体积往往具有较大偏差。使用三维激光扫描仪,建立树木的三维模型,提取树冠点云数据,并提出了一种分层计算方法测算体积,使用MATLAB将树冠点云数据导入后得出树冠体积,结果表明:该方法降低了树冠近似几何体模拟带来的误差,并简化了计算方法,适用于用三维激光获取的树冠点云数据计算。     

基于测树枪的林火行为参数精准观测研究

利用手持式测树枪测角、测距功能,根据三角函数和相关数学模型计算提出林火蔓延距离和速度、火焰长度、火场周边长、过火面积等林火行为参数的精准观测方法,实现了林火行为参数观测数字化、内外业一体化。在试验区开展精度验证,结果证明:双站测树枪观测林火蔓延距离的精度为99.28%,火场周边长测量精度为99.29%,过火面积测量精度为98.26%,测树枪的观测精度满足林火观测要求。     

激光扫描仪结合GPS/IMU在地面三维形状测量中的应用

阐述了开发使用比全站仪更为灵活的车载GPS/IMU(全球定位系统/惯性导航系统)结合地面型三维激光扫描仪,在地面三维形状测量的应用,并就系统构成,数据解析、检证、量测精度等进行了探讨。     

基于全站仪精准量测树木材积方法初探

笔者根据北京林业大学冯仲科教授提出的精准林业的理念,使用全站仪对树木材积进行量测,并将全站仪量测的材积数据与解析法所得砍伐数据进行比较,结果表明,全站仪量测立木材积的精度在91%以上,平均精度在96%左右,完全能满足高精度量测立木材积的要求,建议推广应用。     

基于地面三维激光扫描技术的单木胸径树高提取精度研究

利用地面三维激光扫描仪提取单木参数,已经成为林业测量领域的研究热点,尤其在编制林业数表方面极具应用前景。基于地面三维激光扫描仪采集19株柏木和17株马尾松样本数据,提取单木胸径和树高两个主要测树因子,并与实际数据进行对比分析,结果表明:胸径因子采用凸包算法提取精度更高,相对误差为1.18%;树高测量精度较高,平均相对误差为-1.66%;基于地面三维激光扫描技术提取单木胸径和树高,完全满足调查精度要求,可以广泛应用于森林资源调查,以及单木及林分不同尺度数表编制等方面。     

基于点云数据的测树因子提取与分析研究

利用三维激光扫描仪对树木进行扫描获取树点云数据,经过格式转换、分离、提取后,对树木各测量因子包括胸径、树高、树冠、材积量进行测定,并对测量方法进行分析与讨论。结果表明:树冠测定因子可以由于测量技术的提高,测定树冠的叶面积指数更能反映树冠的生理学意义;通过不规整三角网构建的多面体的计算的树干体积较平均断面积、中央断面积求树干材积更准确与便捷。     

三维激光扫描技术在提高林木产量方面的应用

三维激光扫描技术作为一种高效科技,在森林资源调查、林分结构研究、单木三维建模等方面有着巨大的应用潜力。通过三维激光扫描仪获取单株立木空间点云数据,利用软件自动建模分析功能,可直接量测立木树高、胸径、树冠面积和位置等信息,生成林木收获报表,以确定不同区域内林木收割的时间,最大限度降低因为收割时间带来的损失,从而开创了该项技术在林业领域的新应用。     

无人机摄影获取单木三维信息方法研究

随着无人机航空摄影测量技术的成熟和发展,改变了传统森林调查的手段,加快了森林调查的数字化、智能化发展。为提高单木因子的采集效率和精度,降低外业的工作强度,基于倾斜摄影测量技术,以多旋翼无人机为数据采集平台,实现了孤立单木的三维点云模型重建。在此基础上,建立了单木三维信息量测算法,提出切割法和投影法两种提取树冠投影面积的方法,并提取树高、树干任意处直径、树冠投影面积、冠幅、树冠表面积、树冠体积6项测树因子参数。结果表明:1)树木的总高度和第一枝下高的提取精度分别为96.28%和95.61%,胸径和上部直径的提取精度分别为96.24%和93.78%;2)利用切割法和投影法提取树冠投影面积的精度分别为96.28%和98.24%,提取冠幅的精度分别为89.65%和91.50%,提取树冠表面积的精度分别为96.78%和97.58%,提取树冠体积的精度分别为94.29%和96.14%;3)实践证明,该技术可很好地应用到古树名木的保护工作中,并可对森林调查的方式提供新的技术参考,具有较高的现实意义和实际应用价值。     

三维激光扫描系统在测树中的应用

阐述了三维激光扫描系统的原理,并对激光扫描系统在测树中的应用作了初步分析.通过与传统测树方法进行比较可知,在测树效率、三维建模、模型化精度以及数据处理等方面,三维激光扫描系统都具有较大的优越性.     

树冠提取技术研究进展

树冠是预估树木生长量的基本参数之一, 树冠的提取在森林资源管理中越来越受到重视, 但准确获得树冠的形状和边缘信息比较困难。目前, 国内外树冠提取研究主要是利用高分辨率影像、航空像片、数码相机影像以及雷达等介质, 以面向对象多尺度分割技术为主, 兼有专家分类、三维扫描、BP神经网络等方法。文中介绍了树冠提取技术的主要方法, 总结了树冠提取技术中存在的问题及发展前景。     

利用三维激光扫描系统测量立木材积的方法

介绍三维激光扫描系统的组成及工作原理,并采用该方法对立木进行扫描,测量立木材积。与伐倒木实测数据进行对比,可以看出扫描数据完全能满足林业测量的精度要求,其扫描获得的立木材积数据完全可以替代传统方法测算的立木材积数据,使用立木模型建立材积表不再需要实地大量伐木,节省大量人力、物力及财力。应用三维激光扫描技术进行立木材积测定能较好的避免传统测定方法的不足,在未来的林业数字化测量中有广阔的应用前景。     

基于树高和树冠因子的立木材积模型研究

[目的]由于激光雷达技术已经能准确测定立木树高及相关树冠因子,应用该技术建立基于树高和树冠因子的立木材积模型,为激光技术在森林蓄积估计中提供技术支撑.[方法]利用云杉、冷杉、栎树、桦树4个树种组的3 010株实测样木数据,分析了立木材积与胸径、树高、树冠因子之间的相关关系;并通过对数回归方法构建了基于树高和树冠因子的立木材积模型,用确定系数R²和平均预估误差MPE等6项指标对模型进行评价.[结果]表明,立木材积与单一因子之间的相关,以胸径最为紧密,其次是树高,再次是冠长和冠幅.基于树高和树冠因子的立木材积模型中,以树高和冠幅作为解释变量的二元模型效果较好,再增加冠长因子的三元模型改进不大.云杉、冷杉、栎树、桦树4个树种组基于树高冠幅的立木材积模型,其R²分别为0.81、0.80、0.76和0.77,MPE分别为4.7%、5.3%、5.4%和5.3%,模型预估精度均能达到95%左右.[结论]本文对材积与林木因子之间相关关系的定量分析,建立了云杉、冷杉、栎树、桦树4个树种的立木材积模型,模型预估精度高.为激光雷达技术定量估测森林参数提供了依据.     

基于树高和树冠因子的立木材积与地上生物量相容模型研究

【目的】无人机机载激光雷达能够准确地测定单木、林分乃至大尺度森林结构参数(树高和树冠因子)。为应用无人机激光雷达技术准确估测森林蓄积量、生物量和碳储量提供计量依据和技术支撑。【方法】以150株实测马尾松生物量样本数据为研究对象,采用非线性回归估计方法和度量误差联立方程组方法,分析立木材积和地上生物量与树高、树冠因子的相关性,并在此基础上研究建立基于树高和树冠因子的立木材积与地上生物量相容模型。【结果】单株材积和地上生物量与树高因子的相关性最为紧密,其次才是树冠因子;基于树高和冠幅因子的二元材积和地上生物量模型预估精度较高,达到92%以上,再考虑冠长因子的三元模型预估精度改进不大;基于树高和冠幅因子的二元立木材积与地上生物量相容模型估计效果更好,相对于一元相容模型系统而言,二元相容模型拟合效果有较大幅度提高,预估精度达到92%以上。【结论】采用度量误差联立方程组方法可以有效解决基于树高和树冠因子的立木材积与地上生物量相容问题,并且预估精度达到92%以上,所建二元立木材积与地上生物量相容模型可为应用激光雷达技术反演森林蓄积量和生物量提供计量依据。     

参数化林木个体及林分场景可视化模拟技术

以湖南攸县黄丰桥国有林场为试验区,以1块林分边界规整的典型杉木人工同龄纯林为研究对象,测定林木胸径、树高、冠幅、冠高与活枝下高等测树因子及林木位置信息。研究冠形曲线函数,利用Direct 3D技术,实现冠形控制下的参数化林木模拟。研究林木模型格式转换方法,为林分场景构建提供模型数据,结合MOGRE技术,研究林分场景模拟技术方法,实现林分场景可视化模拟。结果表明：参数化林木个体建模算法简单适用,测树因子信息可直接用于林木个体可视化模拟,所建模型可体现林木个体差异,形态逼真;利用MOGRE技术可快速、有效模拟林分场景,所建场景真实感较强。此方法所需数据易于获取,适用性强,可对林木个体及林分场景进行逼真模拟,可为研究林木竞争关系、林分生长、林分结构与林分经营提供新思路。     

相对冠长在杉木人工林立木材积测定中的应用

形数随相对冠长增大而减小,两者之间存在紧密的相关关系,把相对冠长作为辅助因子,配合树高建立形数预测模型,按立木材积三要素测定材积,可在不测上部直径的情况下,有效地提高立木材积的测定精度。     

树冠生物量研究综述

树冠是树木进行光合作用、呼吸、蒸发等生理过程的场所,影响树木的生长和变化;树冠生物量是树木的重要属性,也是目前开展树冠研究的热点.文章从分配和分布、动态变化、研究方法及研究展望等方面综述了树冠生物量研究.     

墨西哥柏实生种子园营建及其优树子代测定的研究

通过种子园与子代测定相结合的方式,在位于滇中的石林林场建立了含102个优树(家系)的墨西哥柏实生种子园,从中探讨了墨西哥柏实生种子园的营建途径。对该种子园的52个墨西哥柏自由授粉优树子代测定的结果表明,墨西哥柏速生,10年生树高、胸径、材积、冠幅的年均生长量分别为1.04 m、1.43 cm、0.009 6m3和0.22 m。生长性状和结实性状家系间的差异达显著水平。树高、胸径、材积、冠幅、结实量的家系遗传力分别为0.76、0.66、0.68、0.74和0.65,单株遗传力分别为0.27、0.16、0.18、0.23和0.16,其生长性状和结实性状呈显著的负相关。从该种子园中评选出了9个优良家系,22个优良单株,其材积遗传增益平均为13.47%和25.2%。此外,还揭示了墨西哥柏10年生期间的生长规律。     

Accuracy and precision of crown profile,volume, and surface area measurements of 29-year-old Japanese cypress trees using a Spiegel relascope

The crown profile, volume, and surface area obtained from 25 trees in a stand of 29-year-old Japanese cypress (Chamaecyparis obtusa Endl.) using a Spiegel relascope were compared with those obtained by direct measurement after tree felling. In 17 of the 25 trees, the crown profile measured with the relascope was identical to the crown profile obtained by direct measurement. For the 17 trees, the mean relative errors of crown volume and surface area tended to be unbiased. On the other hand, the crown profiles obtained by the two methods were different in five of the 25 trees, while it could not been judged whether the crown profiles obtained by the two methods were identical or different in three of the 25 trees. However, for each group of five or three trees, the mean relative errors of crown volume and surface area were also unbiased. Moreover, for both crown volume and surface area, no significant differences were detected in variance of error among the groups of 17, five, and three trees. Therefore, the discrepancy between crown profiles obtained by the two methods for the five and three trees might be negligible in terms of the accuracy and precision of crown volume and surface area measurements. The standard errors for both crown volume and surface area were larger in each of the five and three trees than in the 17 trees. However, even for the five and three trees, the crown volume and surface area obtained using the relascope were more precise than those based on the assumption that crown form was a cone or paraboloid. We concluded that using a Spiegel relascope would enable us to obtain an accurate and precise crown profile, volume, and surface area of Japanese cypress trees for practical use, especially when the main objective of measurement is determining crown volume or surface area.