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.     

北京市西山地区栓皮栎林空间结构特征研究

以地面三维激光扫描仪作为林分资源调查的技术手段,采用"多站式"扫描方法来获取栓皮栎林标准地内林木树种、树高、胸径、胸高断面积等测树因子,利用混交度、大小比数、角尺度3个指标分析了北京市西山林区栓皮栎林样地的空间结构特征。研究结果表明:(1)栓皮栎林乔木层共包括15个树种,其中,栓皮栎种群在密度和断面积累积量方面占有明显优势,是乔木层的建群种和优势种;(2)栓皮栎林整个林分混交度较低,平均混交度0.306,各树种混交度以栓皮栎、栾树为最低,其它伴生树种以中度、强度和极强度为主;(3)栓皮栎、元宝枫、刺槐、辽东栎种群在空间结构单元中以优势木、亚优势木和中庸木为主,分别占种群总株数的64%,68%,64%和59%,其它树种优势度不明显;(4)栓皮栎林林分平均角尺度为0.528,说明该林分水平分布格局为聚集分布,但聚集程度较低。     

计算机控制激光扫描识别木段横断面图形的研究

针对原木在确定最佳旋切回转中心时,需要识别原木横断面外形几何尺寸而研究、设计了采用计算机控制的激光扫描检测系统,对原木进行动态测试、数据转换及图形显示。其方法是沿木段长度方向均匀设置５～７个激光传感器,当木段旋转时,起动激光传感器进行数据采集,每隔１５°扫描一个点,在各横断面圆周上共采集２４个点的数据,由计算机计算出每个角度上原木表面到中心轴的距离,并对这些数据通过坐标变换,在计算机上绘制出原木横断面几何图型。测试结果表明,该系统的综合测量精度达到±１ｍｍ。     

基于激光扫描点云数据的植物叶片三维可视化

利用三维激光扫描系统得到单个黄瓜叶片的点云数据,借助imageware软件对点云数据进行缩减和坐标转换处理,并在OpenGL中通过三角网格化处理得到能反映叶片真实几何形态的三维模型,同时运用着色技术实现了单个叶片的三维可视化,达到了较逼真的可视化效果,为建立黄瓜植株三维模型的可视化提供了基础。     

使用高分遥感立体影像提取黄土丘陵区切沟参数的精度分析

为了研究高分立体像对测量黄土丘陵区切沟参数的适用性,选取陕北黄土区合沟小流域,以三维激光扫描全站仪获取的数据为参照值,分析使用GeoEye-1高分遥感立体像对测量切沟参数的精度,得到如下研究结果.1)刃沟面积、周长、沟长和沟宽等线状和面状参数平均测量误差分别为3.58 m2,0.55 m,0.13m和-0.10 m,其中面积、周长和沟长的百分误差主要集中在5％以内,沟宽百分误差主要分布在10％以内.2)切沟三维参数沟底宽、最大沟深、平均沟深的平均测量误差分别为-0.67、0.14和-0.46 m.截面积和体积的平均误差分别为-6.30 m2和-54.01 m3.最大沟深的百分误差主要集中在30％以内,沟底宽、平均沟深、截面积和体积的百分误差则主要分布在50％以内;相较于三维激光扫描的切沟,立体像对提取的切沟沟底形态误差较大,主要是沟底宽和平均沟深偏小.3)切沟规模越大,切沟体积、截面积和沟底宽的测量值偏小的幅度越大.但是,切沟体积测量误差与切沟体积之间可以建立较好的线性回归模型,在缺少其他测量手段时,可以使用该模型对测量误差进行校正.总体上看,高分立体遥感为切沟线状和面状参数测量以及切沟体积测量提供了新的方法,为黄土丘陵区沟蚀监测提供了便捷、且相对可靠的数据源.     

基于“双毯法”的植物叶态萎蔫辨识研究

为实现植物生命需水状况的无损检测,通过定量辨识植物叶态萎蔫特征反映植物亏水胁迫状况,基于分形理论"双毯法"定义了萎蔫指数LDBM,利用基于激光三角原理的三维激光扫描仪获取植物叶片表型点云数据,以西葫芦、秋葵、葫芦、南瓜4种植物为研究对象,结合饱和水汽压差与光合有效辐射2种微环境参数,进行了植物叶态萎蔫定量辨识研究。试验分析了4种植物萎蔫指数LDBM的日变化曲线,证明LDBM用于表征叶态萎蔫状况是合理和可行的;分析了萎蔫指数LDBM与微环境参数的相关性,4种植物LDBM与饱和水汽压差相关系数均大于0.81,与光合有效辐射相关系数均大于0.71,与2种参数都有很强的正相关性;并且与基于离散时域傅里叶变换定义的萎蔫指数L2DFT进行了对比,LDBM与L2DFT呈负相关性,4种植物的相关系数均大于0.82,表明LDBM能够准确地定量表征叶态萎蔫。     

基于逆向工程的水稻精准模型构建及试验验证

为了更加切实反映水稻谷粒在介质中的运动及颗粒间的碰撞情况,利用逆向工程技术建立谷粒的精准三维模型。使用三维扫描仪测得饱满籽粒和瘪谷的点云数据,在后处理软件中经过数据处理、曲面重构最终生成质量较好的谷粒三维模型,与实际谷粒误差均小于2%。为了进一步验证基于逆向工程方法所建谷粒模型的准确性,采用离散元素法,将构建的谷粒不同模型导入离散元软件中,进行堆积角的仿真模拟及试验验证。堆积角的对比仿真模拟及试验表明:颗粒模型对堆积角的形成有较大影响,所构建模型模拟得到的堆积角与实际试验结果误差更小(3%以内)。该模型可更好地反映水稻籽粒间的接触碰撞和摩擦运动,为水稻籽粒收获清选过程中的动力学仿真分析提供了一种准确性和实用性更高的模型。     

三维激光扫描在核电维修中的应用

以核电厂反应堆一回路主设备稳压器为对象,将三维激光扫描应用于放射性环境下核岛内维修现场环境的测绘。确定了稳压器三维激光扫描方法及三维模型建立原则,并对建立的三维模型进行了准确性分析,将三维模型结果应用于核电维修工作中。     

激光扫描精密施肥定位机械装置研究——基于PLC控制

为了提高施肥的精度,实现施肥过程的自动化,设计了一款新的激光扫描定位PLC自动化控制的精密施肥机器人。采用PID调节的方式设计了机器人的PLC控制闭环系统,以激光扫描得到的施肥深度为依据,通过逻辑判断调整变速器的传动比,实现不同深度的施肥效果,提高了施肥作业的智能化水平及施肥的精度。为了验证装置的有效性和可靠性,在田间对精密施肥机器人进行了测试。田间测试发现:对于施肥长度为50m的作业,所设计的施肥机器人的施肥时间明显降低,大大提高了作业效率,施肥合格率明显高于传统的施肥机器人,可在精密化施肥和自动化农业生产中进行推广。     

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.