三维激光扫描成像系统在森林计测中的应用

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.     

数字近景摄影测量辅助三维激光扫描用于森林固定样地测树原理探讨

近景摄影测量和近年来发展起来的三维激光扫描技术已广泛用于树木三维数据的获取,通过近景摄影测量技术和三维激光扫描方法获得的数据各有优缺点,但它们优势互补构成获取立木数据强大的工具。三维激光扫描有快速获取数据的优点,缺点是容易留下没扫描的空白区域（扫描漏洞）;摄影测量能根据人们的主观愿望布置测量控制网,很灵活地采集数据点,能够补充扫描漏洞没有数据点的缺陷,缺点是因布置测量控制网,要增加劳动强度,再者在影象上灰度变化不明显的部位无法获得同名像点,在一定程度上制约着三维建模的精度。试图探讨利用近景摄影测量辅助三维激光扫描的数据采集技术来恢复单木空间实体,计算胸径、任一处的直径、树高、树冠体积等测树指标,最后得出材积方程,服务于森林资源的精准监测。     

全站仪测算材积的原理及精度分析

全站仪是一种电子精密测量型工具 ,自 2 0世纪 90年代中期后 ,美、英、德、日等国在林地面积测量、树高测量中初步使用全站仪 .该文首次采用全站仪测量树干上部直径及材积等测树参数 .以全站仪为测量工具 ,在林地中自动测量每 1棵树的树高 ,用直径测量数学模型自动测量树干胸径及任一处直径等参数 ,以及利用树干材积计算数学模型自动计算树干材积 .从其测量结果看 ,测量数据精度很高 .其测量树高的精度可达 1 14 0 0 ,测量任一处直径的精度可达 1 2 0 0 ,且均高于其它测树方法的精度 ,完全能够满足林业测量的精度要求 .由于全站仪的自动化程度很高 ,可与数据采集器实现数据的实时通讯 ,提高工作效率 .全站仪在测树中的应用 ,不仅提高了测树速度、精度和效率 ,更重要的是不用伐倒林木和爬树 ,不对林木有任何损害就可以自动、实时获取测树因子 ,它在林业测量有广泛的应用前景 .     

三维激光扫描系统在林业中的应用研究

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.     

三维前方交会法测量树高及其精度分析

为了解决森林调查中因地形起伏不能通过皮尺或者视距法获得测站与目标树的水平距离,而导致不能通过一般三角测量的办法来测量树高的问题,该文将测量高程的前方交会法应用到测树上来获得树高数据.前方交会法的内容为两台仪器与目标树构成一个三角形,测量两台仪器中心的斜距和三个夹角,利用正弦定理推算目标树与一台仪器的水平距离,然后再测得树顶和树根两处的天顶距,利用三角测量获得树高.经纬仪和罗盘仪是森林调查中常用的工具,通过对该模型的精度分析和实验发现经纬仪采用此方法可以控制误差在5%以内,满足林业上的测量要求,而罗盘仪采用此方法误差范围超过5%,不能满足要求.此方法可以配合经纬仪进行树高测量.     

基于电子经纬仪及PDA自动量测的电子角规测树原理、功能及精度研究

针对常规角规测树较为粗放的现状,为了满足精准林业的需要,实现单木和林分精准测量,该文以电子经纬仪和掌上电脑为硬件,经PDA编程开发,形成电子角规测树系统,充分发挥了电子经纬仪精密的测角功能和PDA强大的数据处理和存贮功能.利用电子角规可获得树木树干的胸径、树高、任意处直径和材积,树冠部分的表面积和体积,林分的胸高断面积、林分平均高、平均株数、蓄积量和生长量等数据.经过分析,电子角规测树精度为1/7 000,而比特利希角规测树精度总误差达1/32,电子角规的测树精度比普通角规高出200倍以上,其速度也较快.     

杆式角规器测树原理分析

角规是森林资源调查中使用的重要工具之一，因其调查法操作简单，工作效率高，所以被广泛应用。本研究在严密证明角规测树原理的基础上，分析了杆式角规的设计误差，并提出修正方法，使角规原理与工具设计相统一，进一步完善了角规测树体系。     

基于三维激光扫描成像系统的树冠生物量研究

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型.     

三维激光扫描系统在立木材积测定中的应用

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.     

精密播种机智能监测控制系统的研制

以高性能C8051F020单片机为核心,研制出一种与精密联合耕播机配套使用的智能监控系统。该系统可实现农作物播种的全过程监控,还可设定排种速度,并根据设定值进行播种作业,同时对播种作业参数进行测量。该系统采用了液晶显示模块作为人机界面,可实现米间落粒设定值、实际米间落粒值、播种作业速度、播种作业面积、播种种子数量及播种状况等参数的实时显示,并可在显示屏上绘制出相应的变化曲线,此外该系统还可组网应用,文中给出了系统硬件结构、系统工作原理及软件流程。     

激光共聚焦显微镜技术进展

激光共聚焦显微镜技术发展迅速,新技术主要集中于从提高分辨率、降低光毒性、提高扫描速度、活体观察等方面提升激光共聚焦显微镜的功能,各种新技术带来更多的生物学应用潜力,因此有必要梳理分析各项新技术的原理。归纳分析了光门控、白激光、GaAsP光谱检测器、超高分辨率、活细胞工作站、光片成像系统、多光子、相干反斯托克斯拉曼散射、激光捕获显微切割等技术的原理和应用潜力。并指出了现有技术在扫描速度、兼容性、样品适用性等方面的不足,展望了下一步的研究方向。该论文供研究人员在熟悉和了解新技术的基础上更加清晰的获知“基于什么样的技术能够达到什么样的生物学功能”,进而获得更多的实验思路。     

林木精准对靶施药技术现状及趋势

目前我国的林木资源进入快速发展期,林木资源总量持续增长,而伴随这一过程发生的林木病虫害也呈上升趋势。目前存在的防治方法中,运用药液喷施技术对林木进行精准对靶施药是病虫害防治的一种有效方法。介绍了我国林木资源现状以及精准对靶施药技术的重要性,从对靶检测技术和施药技术两个方面对国内外的研究水平及相关研究成果进行分析,指出林木精准对靶施药技术目前存在的不足,并对其发展趋势作了初步预测。     

一种基于三维激光扫描系统测量树冠体积方法的研究——以油松为例

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.     

激光传感器在喷雾靶标检测中的研究应用

树木尺寸、形状等特征信息的获取,是现代化农业中重要的环节,为农林管理中的变量精密喷雾提供依据。为了实现对树木靶标信息的精确测量,搭建了基于UTM-30LX型激光传感器的室内滑台靶标检测系统,实现对规则物体、仿真树的扫描检测,通过编写的C++程序,实时读取数据信息并存储于控制计算机中。利用MATLAB软件对存储的数据信息进行后期的离线分析,重构物体三维图像,通过最大相对误差、轮廓相似度两个参数,分析激光传感器检测得到靶标目标尺寸、重构目标三维图像的精确度。以长方体柜子、圆柱体泡沫、2棵仿真树为试验对象,按照选取的3个检测距离和4个检测速度分别对4个试验对象进行检测与数据分析。试验结果显示,多次试验下,与人工测量尺寸比较而言,激光传感器测得的长方体柜子长度、宽度和高度尺寸最大相对误差分别为6.76%、6.86%和3.92%,圆柱体泡沫的高度、直径尺寸最大相对误差分别为4.25%和7.33%,仿真树1高度、宽度尺寸最大相对误差分别为4.06%和5.91%,仿真树2高度、宽度尺寸最大相对误差分别为3.24%和4.00%;仿真树1、2的激光扫描重构图像与对应实物轮廓相似度最小值分别为0.928 8和0.932 6。研究表明,UTM-30LX型激光传感器在各种试验条件下对多种试验靶标特征检测均具有较好的精确性和准确性,可以担负变量喷雾检测的任务,具有应用到农业生产中的前景。     

天宝Trimble 5800单点定位在林业测量中的应用探析

检测了全球定位系统（GPS）接收机天宝Trimble 5800在复杂地形中的定位精度和在林业测量中应用的可行性。研究表明：天宝Trimble 5800 GPS接收机在不同地形中单点定位时,WGS-84坐标的内符合精度为0 ～ 2 m占65％,2 ～ 5 m占30％,最大偏差＜8 m;经坐标转换后,各历元观测平均值的BJ-54坐标外符合精度都＜5 m,在0 ～ 5 m分布均匀,因此,在同一作业时间段,以在已知点上获得观测值与已知值的偏差值作为其他观测点观测值的改正参数,将有效提高定位精度;在距离和面积测量中,以全站仪测量数据为参考值,天宝Trimble 5800单点定位的相对误差分别优于1/300和1%,比手持GPS定位精度高。图1表8参8