全站仪测算伐区设计蓄积的原理及其应用

对全站仪测树原理进行了研究分析,应用全站仪与PC-E500袖珍计算机或PDA连接,可自动测算伐区或样地内每一株立木的树高、胸径或树干任意高度处直径,进而可自动而精准地计算出单木材积和伐区立木蓄积.理论上,树高的量测精度可达1/1 400.直径的量测精度可达1/200.实测结果表明:全站仪重复测量数据比较稳定,直径的量测误差在毫米级以内,树高的量测误差控制在厘米级,材积测定精度可优于1%,均高于测树的需要精度.全站仪测树技术实现了实时、快速、精准测定立木材积,不用材积表推求蓄积量,克服了传统测树方法的缺陷,其实测数据可作为伐区设计立木蓄积的测算依据.     

基于智能手机图像分析的树木胸径测量研究

树木信息的采集是森林资源调查的基础,通过安卓智能手机图像处理的研究,为单株树木胸径信息的采集提供简单、高效的测量方式,在野外环境复杂或者没有仪器的时候,也可以进行较为准确的树木胸径估测。利用安卓智能手机上的图像处理技术,结合近景摄影测量原理,该文提出了2种测定单株树木胸径的方法:第1种是基于近景摄影测量技术的测量方法。此方法通过手机摄像头摄像时传感器获取的手机倾斜角度和变化测量位置后测得的高度差,利用三角函数计算得到立木胸径;第2种是基于图像立木边缘提取的测量方法。此法利用边缘检测算子得到树木的轮廓,再根据比例因子,结合用户输入的参数和应用程序获取的手机相关参数计算立木胸径。最后开发了相应的智能手机App(Application,应用软件)。结果显示,基于近景摄影测量技术的测量方法,其绝对误差的绝对值在8 cm以内,平均相对误差为6%;基于图像立木边缘提取的测量方法,其绝对误差绝对值在5 cm以内,软件测量胸径与卷尺间接测量的直径值之间平均误差为11.08%。这说明,2种方法软件测量结果精度较高,适合野外操作;相比较而言,第2种方法测量结果更加稳定,更加具有实用性。     

手杖式测树仪立木树高量测研究

【目的】树高是森林经营决策中最重要的一个参量,常用于估计森林生长、年龄、材积、生物量和碳储量等立木参数,其精度对立木质量的评价及森林生长的预测分析影响重大。为解决传统的树高量测仪器移动不便,测量周期长,人力耗损大等问题。【方法】以近景摄影测量为基础,构建了一种以登山杖绑定安卓智能手机为测量平台的便携、快捷的树高测量装备;针对立木生长环境有无坡度,拍摄是否产生倾角等情况建立了树高量测模型。在手机环境下,研制了立木树高测量软件APP。APP采用上下分屏技术,利用手机成像系统以及坐标系转换,使屏幕与待测立木建立关联,从而自动解算立木的深度信息;结合手机内部方向传感器的强大性能,单站作业可实时获取树高估计值。在北京市平谷区红石门村选取不同坡度的307株立木作为研究对象,使用该装备分别在上坡位和下坡位对其进行量测,将测定结果与全站仪多次量测求得的平均值进行对比分析。【结果】结果表明,树高估计值平均绝对误差为0.21 m,平均相对误差为2.11%,整体精度达到97.89%。当处于下坡位观测时,树高估计值平均绝对误差为0.11 m,平均相对误差为1.16%,树高精度高达98.84%。当处于上坡位观测时,树高估计值平均绝对误差为0.32 m,平均相对误差为3.07%,树高精度达到96.93%。智能手机倾斜角较大时,精度达到95.19%,智能手机倾斜角较小时,精度高达99.03%,说明手杖式测树仪观测时所产生倾角越小,精度越高。量测同一株立木时,下坡位观测的精度优于上坡位。【结论】此装备的研发满足国家森林资源连续清查中的测量精度要求,且装备成本低、灵活性强、不依赖其他设备获取深度信息、携带方便、具有较高利用价值,未来可作为森林资源调查树高测量装备。     

多基线数字近景摄影测量系统测树方法及数据分析

传统的测树方法是用轮尺、直径卷尺和检径尺(钩尺)、围尺等测量树的胸径,而对于树木上部直径的测量就显得无能为力,并且目前对于立木上部直径的测量都没有很好的方法(孟宪宇,2002;吴富桢,1992;大隅真一,1981).对于树高,在我国常用的是布鲁莱斯测高器,用该测高器时先要测出测点至树木的水平距离,且要等于整数10,15,20,30 m,测量效率较低,并且测量结果受人为因素影响较大,精度不够高(大隅真一,1981).     

全站仪测树中材积模型选择

随着新型测树方法的出现,可直接获取的测树因子种类也越来越多。为研究不同树高处直径因子代替胸径因子建立材积模型的可能性,使用全站仪分别测量263株木棉树地径、胸径、树高1/3高处直径、树高1/2处直径,以回归分析的方式建立一元和二元材积模型。结果表明,对于同变量构建的模型,二次曲线、复合曲线、幂函数、指数函数模型的拟合结果优良,异速增长二元模型拟合结果优于一元模型;树高1/3高处直径、树高1/2处直径构建的一元和二元材积模型拟合结果良好,满足精度要求。针对木棉树,用树高1/3高处直径、树高1/2处直径代替胸径建立材积模型可行。     

基于单目视觉的立木高度测量方法研究

针对传统立木高度测量方法中存在的测量效率低、设备不易携带等缺点,以摄影测量学、单目视觉测量、图像处理等技术为基础,提出一种基于单目视觉的立木高度测量方法。该方法利用Graph Cut算法对立木图像进行分割,实现图像中立木轮廓的自动获取;通过对相机模型内各个参数进行标定,再结合相机成像原理的几何相似模型,根据相机成像的逆推模型进行求解来获取相机与立木底端间的深度信息,再利用高精度陀螺仪获取相机俯视角,通过深度信息和角度信息实现非接触条件下的树高测量。且该方法无须知道相机的运动信息,仅通过拍摄单张立木图像便可测量立木到相机的距离,并实现立木高度测量。本研究使用型号为MI 2S的小米手机(内置高精度陀螺仪)作为实验设备,验证在任意范围内树高测量模型的精度。结果表明:该方法的树高测量精度可达95.78%,最高相对误差为4.22%,具有较高的精确性和有效性,能够满足国家森林资源连二类调查中树高测量精度的要求。     

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。     

伐根回归分析在森林案件调查中的应用

回归分析作为一种常用的数理统计分析方法 ,在许多领域获得了广泛应用。下面就回归分析在森林案件调查中测算立木材积的应用 (以杨树为例 ) ,谈一谈自己的做法 ,供同行们参考。测算立木材积的两个主要因子是胸径和树高。树高通常可用同一林分内林木的平均高来确定。如何根据伐根测算胸径就成了我们测算立木材积的关键。在实践中 ,森林案件的现场通常只留下一些高低不一的伐根。为了取得数据的可比性和准确性 ,我们以伐根根径处的直径作为根径 ( D0 )的量取对象 (用测树钢围尺量取 )。为了获得胸径和根径的准确关系 ,在森林案件调查中 ,通过…     

基于数码相片图像三维信息提取技术的研究

以林分数码相片为原始数据,对其进行阈值分割,选取适当的结构元素进行数学形态学的运算,从而达到对数码相片边缘提取的目的,结合已知数据,通过一系列数理统计分析输出树高、胸径和蓄积。将其与使用传统方法实测的这些立木的数据作比较分析,得出用近景摄影技术测树所能达到的精度,验证该方法的可行性和有效性,为林业调查带来更方便、更精确的方法。     

基于三维点云模型获取单木树高和胸径的研究

使用无人机和智能手机分别从空中和地面拍摄的样地林分影像构建三维点云模型，并从三维点云模型中获取样地内单木树高和胸径参数。本研究以池杉人工林为研究对象，利用PhotoScan Agisoft软件对无人机倾斜摄影和智能手机近景摄影的样地影像进行三维重建，通过对齐照片、控制点刺点、对齐优化、建立密集点云等步骤，构建出与样地实景相符的三维点云模型；通过LiDAR 360软件从样地三维点云模型中获取单木的树高和胸径参数，将其与实地测量获取的单木树高和胸径参数进行对比分析。利用无人机和智能手机影像构建的三维模型可以满足《数字航空摄影测量测图规范》的精度要求。通过实测数据和点云数据获取的树高和胸径的平均差值分别为-0.9 m和-0.8 cm,平均相对误差分别为5.4%和7.1%。以实测数据作为自变量x,以点云数据作为因变量y,树高和胸径回归模型的R²分别为0.809 5和0.918 4。将倾斜摄影和近景摄影的点云模型统一在同一空间参考基准下可构建出与样地实景相匹配的三维点云模型，从样地三维点云模型中获取的单木树高和胸径与实地测量结果具有较好的线性相关性，本研究所使用的方法可以代...     

基于数字图像处理技术的测树仪立木胸径测量算法研究

针对现有森林资源调查中立木胸径测量存在的劳动强度大、人力成本高、劳动效率低等缺陷,以自主研制的搭载CMOS、激光测距传感器、倾角传感器的手持式测树仪的算法需求为研究基础,建立了利用图像处理技术和机器视觉技术进行立木胸径解算的算法体系,并对其进行精度验证。结果表明,利用文中所述算法,手持式测树仪对20 cm以下胸径测量的最大绝对误差为±0.3 cm,相对平均误差为1.34%,完全满足我国森林资源清查对于胸径小于20 cm树木的胸径测量误差要求;对20 cm以上胸径测量的绝对误差与相对误差的平均值分别为0.4 cm和1.08%,满足我国森林资源清查胸径测量精度要求的结果有83株,占总测量数的76.15%。     

林分主要测树因子计算方法探讨

林业生产和科研工作中常常需要测定林分平均胸径、平均树高、蓄积量等因子。为了提高测量精度,在测树技术和工具上做了一些改进,如固定测径位置,改轮尺测径为围尺测径,变径阶整化为读取实际值等。但在过去简单的计算工具条件下形成的一些较粗糙的计算方法仍在继续沿用。随着计算工具的发展,尤其是微电脑的迅速普及,理     

无伐倒活立木材积精准计测原理与试验

针对立木伐倒后精测材积的现状,以光电经纬仪为主要测量工具,辅以专用软件,形成光电经纬仪测树系统,外业利用光电经纬仪精密的测角功能,配合人工精确量取地径和胸径,内业部分利用专业软件获得树干的胸径、树高和任意处直径,进而计算材积。在对99株中林系列108杨统计分析发现,光电经纬仪精准计测的材积样本均方差σmax=0.130 3,σmin=0.001 3,各组变量的分布比较集中,离散小,同时C V值偏小,C S绝对值较小,且正偏与负偏相当;同时用407株中395株中林系列107杨的实测材积,建立了二元材积模型,并用12株实测材积进行模型验证,材积最大误差率绝对值为10.1%,最小为2.3%,满足森林计测的误差要求。     

三段式立木胸径测量方法及装置设计与试验

【目的】针对现阶段我国森林资源清查立木胸径测量中围尺适用性差、操作复杂、效率低和卡尺携带性差、量程短等问题,设计一款高效、准确、便携、适用于大胸径树木测量,集成自动读数、记录和上传功能的立木胸径测量装置,以解决林业勘测人员的实际工作需求。【方法】基于三段式切臂和双角度传感器提出一种立木胸径测量方法,设计测量装置,并通过试验评估装置的有效性。【结果】1)通过15个圆柱体200次测量,平均绝对误差(MAE)为0.19 cm(0.79%),均方根误差(RMSE)为0.25 cm(0.94%); 2)通过不同径阶218株立木测量,MAE为0.22 cm(0.89%)、RMSE为0.42 cm (1.23%); 3)在83株立木小样地进行效率试验,平均每株立木测量耗时8.67 s。【结论】基于三段式切臂和双角度传感器方法研制的立木胸径测量装置,具有机电结构简单、可折叠、携带方便、操作简便、作业效率高等优点,同时适用于大胸径树木测量,可实现立木胸径数据测量、上传和入库的一体化,满足森林资源清查精度要求。     

一种简便的二元立木求积公式

在测树工作中 ,现有的立木求积公式多数带有形数 ,由于形数未知 ,或需查表求得 ,不便于计算 ,在外业工作时尤其如此。还有些公式存在着部分计算因子不便实测 ,如中央断面求积公式、望高法求积公式中的中央直径和望高等 ,这些公式在实际应用中 ,一般效率较低 ,具有一定的局限性。我们根据立木材积计算原理 ,推导出 1种简便的二元立木求积公式 ,该公式只需测量胸高直径与树高 2个因子即可计算出立木材积 ,具有方便、快捷、实用等特点。该公式为 :Ｖ =πＤ21.3 λｈ280 0 0 0 (ｈ - 1.3)式中 :Ｄ1.3 为胸径 ,ｈ为树高。1　推导原理根据北京林业…     

巨尾桉立木测树因子关系的研究

根据长泰县岩溪国有林场凤山工区巨尾桉引种试验林皆伐标准地的120株样木材料,对巨尾桉胸径与树高,胸径、树高与材积,胸径、树高与生物量间的内在关系,采用数理统计和现代计算技术进行分析研究,用数学模型反映立木测树因子之间关系的规律性,为编制巨尾桉测树数表提供理论依据。     

红豆树立木的主要性状特征研究(Ⅱ)

红豆树胸高心材出现在10 a以后,相同立地环境且同龄的红豆树立木,其心材出现有迟早和大小的差别.心材材积与胸径呈幂函数关系、心材直径与胸径呈直线关系、心材直径与树高呈对数关系、心材直径与冠长呈直线关系、心材直径比率与胸径呈自然对数函数关系;红豆树心材率达2倍以上标准差进行优树选择时,可望选出选择差较大、心材比率在90.2%的优树.Ⅰ级侧枝枝粗与胸径、冠长呈直线关系,与树高关系、枝下高不存在有实际意义的相关关系.红豆树林分中,通直的Ⅰ级木占调查样本数的33.7%、Ⅱ级木占21.1%、Ⅲ级木占24.7%、Ⅳ级木占17.5%、Ⅴ级木占3%.冠长与胸径呈直线关系、与树高呈对数关系,冠幅与胸径呈对数关系.     

花榈木人工林主要测树因子回归模型的研究

根据花榈木人工林样木的胸径、树高、冠幅、冠长测定数据,应用多方程选优法建立以胸径为辅助因子的树高、冠幅、绝对幅长、相对冠长以及树冠系数等因子的回归预估模型,旨在为生产应用提供定量依据。研究表明:主要测树因子间存在不同程度的线性或非线性关系,视测树因子而定。以相关系数来看,胸径与主要测树因子相关紧密程度从大到小依次为:冠幅、树高、绝对冠长、树冠系数和相对冠长。     

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。     

电子经纬仪无损立木材积测量方法及精度分析

提出一种人工测量胸径和地径数据后,采用电子经纬仪按照解析木近似分段方法,对活立木上部直径和相应高度进行测量,按照圆台累加法模拟解析木平均断面区分材积法求积的立木材积测算方法。为了验证这种技术方法的可靠性,在北京地区选取了87棵伐倒样木,首先使用电子经纬仪对样木从相互垂直的两个方向分别进行观测,计算结果求平均值。然后伐倒样木,采用传统的平均断面材积法进行树高、材积测定并作为真值,最后将电子经纬仪观测结果同伐倒木测定树高、材积进行比对分析。试验结果表明:电子经纬仪立木测算树高相对于解析木测定树高的平均相对误差为-0.11%,相对误差平均值绝对值为1.70%,决定系数R2为0.994,相对误差的频数基本符合正态分布;材积的平均相对误差为0.18%,相对误差平均值绝对值为1.75%,决定系数R2为0.999,相对误差的频数呈正态分布。说明电子经纬仪活立木测算结果与传统伐倒解析木测算得出的树高和材积具有一致性,可以替代伐倒木区分求积法,达到林业调查的规范要求。