三线阵CCD影像短航线空中三角测量的模拟实验研究

本文主要介绍了解决三线阵CCD影像短航线空中三角测量问题的自由外方位元素平差方法及相关数学模型,按不同的卫星摄影测量条件,分别用直接前方交会、自由外方位元素平差方法及外方位元素观测值参与平差,进行了数学模拟计算,结论是:采用自由外方位元素平差方法,可以构建精度与直接前方交会相当,但“无y视差“的短航线立体模型.     

数字近景摄影测量用于森林固定样地测树的研究

该文以普通的光学或数字相机为工具,借助计算机建立数字近景摄影测量系统. 系统通过普通相机对固定样地摄影,建立以内、外方位元素(x0,y0,f;XS,YS,ZS,ω,k,φ)为未知数摄影测量共线方程,通过DLT变换,求得待定参数,进而把像方空间和物方空间联系起来,借助计算机系统,就可确定像方任一点坐标(x,y)对应的物方坐标(X,Y,Z),从而恢复物方空间立体,计算胸径、任一处直径、树高、树冠体积等测树指标. 这种系统不需要像控点就能建立待测目标的数字模型. 实验结果表明,通过此摄影测量系统可测量树高、胸径、树冠体积等,树高测量的相对误差为2%,胸径测量的外符合误差为1%,树冠体积的内复合误差为3%. 因而证明此方法可望用于森林固定样地测树.     

数字近景摄影测量用于森林固定样地测树的研究

该文以普通的光学或数字相机为工具 ,借助计算机建立数字近景摄影测量系统 .系统通过普通相机对固定样地摄影 ,建立以内、外方位元素 (x0 ,y0 ,f;XS,YS,ZS,ω ,k ,φ) 为未知数摄影测量共线方程 ,通过DLT变换 ,求得待定参数 ,进而把像方空间和物方空间联系起来 ,借助计算机系统 ,就可确定像方任一点坐标 (x,y)对应的物方坐标 (X ,Y ,Z) ,从而恢复物方空间立体 ,计算胸径、任一处直径、树高、树冠体积等测树指标 .这种系统不需要像控点就能建立待测目标的数字模型 .实验结果表明 ,通过此摄影测量系统可测量树高、胸径、树冠体积等 ,树高测量的相对误差为 2 % ,胸径测量的外符合误差为 1% ,树冠体积的内复合误差为 3% .因而证明此方法可望用于森林固定样地测树     

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.     

基于全数字摄影测量的林分立木高度量测

树高是森林资源调查中的主要测树因子之一,快速准确地量测树高具有现实意义和应用价值。该文收集了东北林业大学哈尔滨市试验林场的16张航片和相应的外方位元素,建立了一个测区,通过模型的内定向、相对定向和绝对定向构建测区的立体像对模型;在立体像对模型的基础上,利用专业的数字摄影测量平台,量测研究区域内的32棵样木的高度;同时使用超声波测高器在准同步状态下实地测量32棵样木的实际高度,并将实地测量结果与数字摄影测量结果进行对比分析。结果表明,两组数据的差异不显著,基于数字摄影测量的立木高度量测的实际精度为90.92％,使用数字摄影测量量测立木高度的方法精度较高。      

基于VirtuoZo NT的正射影像图的制作

利用VirtuoZo软件围绕正射影像的制作展开研究,改变了传统的依靠地面控制点的方法,直接利用外方位元素进行模型的定向,并在此基础上完成了东北林业大学校园正射影像图的制作.该方法的应用节省了大量的外业控制点测量,其成图精度经验证可以达到常规测图规范的要求.     

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.     

罗盘导线定位及其精度分析

为解决森林调查中罗盘定位的精度问题,利用全站仪具有测量边长和角度精度高的特点,将其测量值作为真值.用罗盘仪对其值进行重复观测,进行比较研究,通过间接平差,得出罗盘仪测量边长和竖角的精度,由此推导出罗盘导线和罗盘测树高的精度.试验表明,1 km罗盘支导线最弱点的中误差达3 m,罗盘测树高的相对精度达5%.这个精度能够满足林业上的测量要求.由此可见,用罗盘进行辅助定位,是一种理想手段.     

样地林木生物量精度评定的研究

为了评定样地林木生物量的估算精度,利用方差--协方差传播律,导出平均断面积法、每木树高胸径法和径阶平均断面积法计算样地林木生物量的精度评定公式;应用实例,分析模型误差、树高误差和胸径误差对样地生物量的影响,并对3种计算样地林木生物量公式的精度进行比较.根据一尾叶桉林样地中90棵树木的分析结果,平均断面积法的精度为2.18%,每木法的精度为1.99%,径阶均值法的精度为1.89%.具体结论为:①样地林木生物量的精度可用公式进行评定;②每木法和径阶均值法计算的样地生物量精度较高,平均断面积法计算的样地生物量精度较低;③样地林木生物量的估算误差,主要受模型参数误差的影响,受树高和胸径误差的影响处次要地位.     

华山松种源对树高生长模型参数的影响

【目的】研究华山松种源对树高生长模型参数的影响,为建立通用的华山松树高生长模型奠定基础。【方法】以湖北省宜昌市大老岭林场华山松种源试验林为研究对象,利用林龄4~10年、24年和32年的树高数据,建立华山松11个种源的基础模型、哑变量模型和非线性混合模型,并对各模型的拟合精度进行比较。【结果】在Richards、Logistic、Schumacher和Korf 4个最常用的树高理论方程中,以Richards方程的拟合效果最好,故选其作为基础模型。哑变量模型和非线性混合模型的检验结果均显示,华山松种源对树高生长模型的渐进参数有显著影响,而对生长速率参数和形状参数无显著影响。对比3种模型的决定系数R2、残差平方和SSE、平均绝对残差|E|和均方根误差RMSE4个精度评价指标发现,哑变量模型和非线性混合模型的精度比基础模型明显提高,二者平均精度的决定系数R2提高1.37%,残差平方和SSE降低18.27%,平均绝对残差|E|降低12.77%,均方根误差RMSE降低9.6%;哑变量模型的拟合精度比非线性混合模型稍高,决定系数R2提高0.1%,残差平方和SSE、平均绝对残差|E|、均方根误差RMSE分别降低1.8%,4%和0.9%。【结论】华山松种源对树高生长模型的渐进参数有显著影响,而对生长速率参数和形状参数无显著影响。在种源数量不多时,利用哑变量模型建立通用的华山松种源树高生长模型是一种较好的方法。     

加格达奇3种森林类型树高-胸径的曲线拟合

基于加格达奇落叶松、樟子松、红松落叶松混合林共400个样本的树高、胸径实测数据,选用11个曲线模型,对模型参数求解,分析树高-胸径的相关性;并采用总误差、平均相对误差、误差及均方根误差这4项值验证拟合精度,探求3种树种的最优拟合模型。结果表明:树高和胸径相关性显著,基于11个模型的树高-胸径曲线拟合参数表明,幂函数模型为最优拟合模型,树高-胸径的关系符合异速生长规律。数据拟合精度的4项误差指标值表明,总体拟合效果理想,精度较高。     

基于数字摄影测量的森林蓄积量估算

利用收集到的东北林业大学哈尔滨市城市林业基地的16张航片和相应的外方位元素,建立了一个测区,通过模型的内定向、相对定向和绝对定向构建了测区的立体像对模型,选择了有代表性的8个小班.在立体像对模型的基础之上,利用专业的数字摄影测量平台估测了8个小班的蓄积量.同时用样地法实地测量了8个小班的蓄积量,并将实地估算结果与数字摄影测量估算结果进行了对比分析.分析发现:两组数据的差异不显著,基于数字摄影测量的蓄积量估算平均精度为85.3%,最高精度为98.7%.研究结论说明,使用数字摄影测量方法估测其蓄积量,其精度比较高,该方法可以在一定条件下接近或满足森林资源调查的精度要求.     

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。     

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。     

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.     

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