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1／1400，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。     

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 .     

RD 1000电子测树仪立木因子测定及适用性研究

传统的森林计测仪器均存在很大的不足,不能精准快速便捷地为科学研究和各有关部门提供真实可靠的立木基础数据。针对当前森林测量仪器的不足,引进美国激光技术公司的快特能RD 1000电子测树仪,以北京市奥林匹克森林公园和鹫峰国家森林公园为研究区,以误差理论为基础理论依据,对其精度和适用性进行验证分析。以传统工具卡尺和全站仪测量的数据为相对真值,对比分析RD 1000电子测树仪的测量结果,最终得出其适用性广,而且胸径测量的精度能达到毫米级别,树高测量的精度能达到厘米级别,足以满足精准林业的要求,能为我国林业的发展提供切实可行的技术支持。     

基于全站仪测树技术的立木求积方法研究

全站仪应用于森林调查领域,对林业迈向精准化的进程具有重要的推动作用。该文通过用全站仪对100株落叶松胸径的测定,以轮尺所测值为真值进行比较,得出平均值相差0.18cm,单值最大值相差1.2cm,最小值相差为0,平均误差率为1.52%,不超过3%,完全可以满足调查精度的要求。同时,通过实验,指出了精准测径的关键技术,提出了利用全站仪对立木区分求积的具体方法,为精准获取森林资源数量提供了一种新的方法。     

同一铅垂面两次设站法树高测量及其精度分析

树高是评定立地质量和林木生长状况的重要依据,是林业调查的必测项目.该文提出了在复杂立地条件下,特别是在陡坡地带,水平距离难以测量的情况下,采用在同一垂面两次设站的方法对树高进行测量.说明了测量原理和测定过程,推导出了采用该方法计算树高的数学公式,并依据误差传播定律推导出误差模型,进行精度分析.在陡坡条件下选取符合条件的单木,以经纬仪和皮尺作为测量工具多次进行实验,并配以全站仪同步测量进行检核,通过对大量的实验数据进行分析比较,发现采用该方法测量的精度在1%以内,满足精度要求,而且测定方法简捷.     

三维激光扫描系统测树原理及精度分析

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.     

林区测量中全站仪无棱镜测距精度研究

全站仪无棱镜测距便捷高效,多用于建筑测量领域,林区测量应用较少。利用索佳SET1X全站仪以不同树种和不同墙面为观测目标,通过试验研究不同树种、不同材质的墙面、不同距离以及不同入射角度对无棱镜测距精度的影响,探讨无棱镜测距在林区测量中应用的可行性。试验表明:不同因子对无棱镜测距精度的影响如下:1不同材质的墙面,影响不明显;2不同树种因树皮粗糙程度的差异对精度影响较大,测距20 m时误差最大值达到2.769 mm;3被测物体表面颜色有影响,颜色越深,影响越大,测距20 m时误差接近1.000 mm;4距离影响其反射信号的稳定性,测距误差与距离成正相关,测距100 m时误差可达到5.000 mm;5入射角度不宜过大,测距20 m,入射角20°以上时误差接近2.000 mm;6测距树皮粗糙的树种时,增加随机瞄准点的观测次数,以提高测距精度。     

基于计算机视觉的立木枝干直径自动测量方法

立木枝干直径是智能型立木整枝机器人工作的重要工作参数.该文提出了一种基于计算机视觉原理的立木枝干自动测量方法.该方法利用已知大小的标定尺简化无线性畸变CCD摄像机标定过程.首先,将标定尺与被测立木紧贴在一起并通过CCD摄像机获取它们的图像;其次,从图像中通过二次模板匹配方法检测标定尺并统计标定尺像素数;然后,计算出图像每一个像素代表的实际尺寸;第四,通过立木枝杈点检测分离出树干和树枝;最后,将统计立木枝干直径的像素数与每一个像素代表的实际尺寸相乘就可以很容易地计算立木枝干直径.该文测量了12组立木枝干的直径,平均绝对误差为0.67 cm,平均相对误差为1.9%.实验结果表明,计算机视觉的立木枝干直径自动测量方法能够比较精确地解决智能型立木整枝机器人中的立木枝干自动测量问题,但是该方法在进行复杂背景立木枝干直径测量时精度需要进一步提高.      

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.     

全站仪双边交会法测定树木三维坐标

林业调查中,林木遮挡不仅影响定位精度和工作效率,还会导致测量工作难以开展。全站仪自由设站法能有效解决林中通视条件差的制约。自由设站法有多种形式,由于林业调查精度要求相对较低,为了便于野外计算,双边交会法较为适宜。观测交会边长时,采用对边测量,能及时检测已测边长精度。直接解算仪器中心的三维坐标,无需对中和量测仪器高。实践表明,调查单元边长误差可小于5 cm,相对误差一般小于1/200,样地闭合差小于树木平均间距的1/2。图2表3参12     

枣树坐标参数的数字近景摄影测量及数据分析

[目的]研究枣树坐标参数的数字近景摄影测量。[方法]应用Lensphoto多基线数字近景摄影测量系统,对8年生枣树的三维坐标参数进行了近景摄影测量,并将摄影测量数据与全站仪测量数据进行了比较。[结果]对于较多小细枝的枣树,X、Y、Z坐标的绝对误差分别为0～0.014、0～0.018、0～0.004m,相对误差均低于0.145%。摄影测量坐标值和真值配对数据的显著性检验和线性回归分析表明,该测量方法能够获得真实可靠的数据,做到精准监测,满足虚拟植物生长模拟的坐标数据测定要求。[结论]为虚拟植物模拟的树木生长观测提供了理论依据     

手杖式测树仪研制与试验

为了在森林资源调查中能够便捷、快速、精准、高效地获取立木胸径和树高,设计研发了一种手杖式测树仪,其以固定长度手杖为主体,搭载智能手机和测树软件。该设备在传统林业调查装备理论的基础上利用了测树学、摄影测量学、机械加工学、机器视觉、影像处理等技术,通过智能手机影像处理软件实现了胸径的自动识别、测量、记录,并通过手动截取完整立木与所得胸径值演算树高等功能,可以统一编辑、存储、导出最终所得胸径树高。分析结果表明,该手杖式测树仪所得胸径和树高的编差Bias分别为0.29、0.48 cm,相对误差Bias%为1.5%、4.2%,RMSE均为0.70 cm,相对RMSE%为3.6%、6.1%,基本满足二类调查A类精度要求,具有一定的应用价值和推广潜力。     

基于智能手机与机器视觉技术的立木胸径测量方法

针对现有森林资源调查中立木胸径测量工作劳动强度大、效率低,先进设备操作复杂、成本高等问题,结合相机标定、三维重建、机器视觉和近景摄影测量等技术,探索基于智能手机与机器视觉技术的立木胸径测量方法。通过智能手机获取待测立木的图像信息,运用Lab颜色空间模型(Lab color model)和3×3算子对图像进行卷积运算,得到立木图像的视觉显著图; 结合HSV颜色模型(色调H,饱和度S,明度V)中的H分量增强图像中立木树干部分的颜色对比度,通过图像分割算法识别并获取自然环境下的目标立木轮廓区域; 通过一种改进的带有非线性畸变项的相机标定模型标定智能手机的相机内、外参数,并借助相机参数和二维图像信息进行三维世界坐标重建,从而实现树干1.3 m处胸径的测量。经验证,一定距离内胸径测量结果的相对误差小于2.50%。该方法测量精度较高,符合森林资源调查对胸径测量的精度要求,可应用于森林资源调查。     

基于广义3S技术的城市森林资源监测与评价研究

利用静态GPS进行森林基本控制测量,遥感资料进行森林资源样地的规划和设计,全站仪进行调查样地的测绘.全站仪自动测算树木的三维坐标、胸径、任意处直径、树高,采用数学模型计算森林的面积,材积和蓄积.利用数字成图软件CASS绘制树木分布图和森林资源分布图,通过专家系统和相关的GIS软件进行分析,从而实现城市森林资源的实时监测和评价.     

基于全站仪和GIS技术的林业定位信息研究与应用

该文在实践中利用电子全站仪采集树木坐标、树高、胸径等野外数据 ,并将树种作为一种属性自动记录 ,所有数据自动传输给计算机形成信息数据库的信息采集方法 .将林木数字图与现有地形图进行叠加 ,既检验测树精度又提供现有地形图的变化情况 ,在林业工程规划设计中提供树种、直径、树高、小班面积等信息 .由GIS进行信息处理及成果输出 ,实现信息的可视化 .通过对北京西四环外 5 87棵单株树木及 15个小班的实测并经现状地形图检核证明 ,由于全站仪的自动化程度很高 ,利用其采集测树信息具有高精度、高效率的特点 .     

几种测量方法在森林资源调查中的应用与精度分析

通过外业调查数据分析和理论推导,对林业调查中的几种测量方法进行了比较分析。研究表明：①罗盘仪由于制作粗糙,在标准样地测设中尚能满足规范要求,但随着距离和竖直角的增加,精度急剧下降,在大范围的林地面积和科研特殊需要的测量中操作不便捷,精度差,效率低;②全站仪测设样地边长不超过100 m时,半测回的距离测量可达到1/10 000,高差测量误差不超过1 cm,且受距离和竖直角的影响较小;③当面积大于3.34 hm^2,边长超过100 m时,手持全球定位系统（GPS）完全可代替罗盘仪,并可通过坐标差分或修正坐标转换参数来提高测量精度。另外,网络RTK的发展必将连同全站仪成为精准林业测量的主要仪器设备。     

基于三维激光点云的树木胸径自动提取方法

胸径是评价林木生长状况的重要参数之一。针对接触式人工测量自动化程度低和基于点云的现有算法提取树木胸径精度不高的问题,提出一种基于点云数据的自动准确获取树木胸径的新方法。该方法以树木点云数据为基础,运用蚁群算法和B样条曲线拟合技术,实现树木胸径的自动准确提取。对实验区树木测量计算,结果表明,利用该方法提取树木胸径的均方根误差为±0.19 cm,平均绝对误差为0.15 cm,相对于基于点云的传统算法提取精度分别提高了50%和60.7%。该方法基于高精度点云数据,实现了树木胸径的无损自动提取,在精准林业领域具有推广价值。     

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.     

基于神经网络的立木枝干测量方法研究

通过神经网络算法完成实现摄像机标定,并将标定方法应用到立木枝干的测量上,实现立木枝干尺寸测量的自动化.该方法包含3个主要步骤:首先是通过图像预处理提取特征点,其次针对树木特点提出改进型神经网络摄像机标定算法,最后对测量方法进行验证并对误差进行分析.结果表明,此方法的测量精度能达到0.1mm,测量误差为±1.40 mm,满足作业要求.