基于三维激光点云数据建立三维树木模型方法的研究

提出一种基于三维地面激光测距仪（Terrestrial LiDAR,TLiDAR）所获取点云数据重建三维树木模型的方法。利用TLiDAR点云数据构建三维树木模型的优势在于可以精确重构树木模型,精确量取树木任意部位尺寸,且免于或受到较小的外界干扰。利用这种模型可以对树木枝叶冠幅的状况以及树干的横截面积等进行评估,在三维绿量和生物量计算上具有显著优势。     

点云数据三维树木模型建立及三维绿量的估算

利用三维激光扫描仪所采集的点云数据模拟三维树木模型及利用模型进行三维绿量的估算。探讨了如何采集点云数据以及模型在三维绿量估算中的应用,主要包括点云数据的去噪处理、点云数据的匹配、树木三维模型的建立。结果表明,利用该方法建立树木的三维模型及进行三维绿量的估算取得了较理想的结果,能够满足三维绿量的计算精度。     

基于CBERS-02B数据的森林三维绿量测算

【目的】以北京市密云县为研究对象,提出基于CBERS-02B数据的三维绿量测算方法。【方法】利用皮尔森相关系数分析地面样地三维绿量和遥感特征的相关性,并在密云县植被覆盖分类的基础上,分林型(阔叶林和针叶林)建立三维绿量测算模型。利用模型进行密云县森林植被三维绿量的反演,测算密云县三维绿量总量并分析其三维绿量的分布特征。【结果】建立了密云县阔叶林、针叶林三维绿量模型,其决定系数R2分别为0.724和0.735,总体精度为80.38%,单位面积均方根误差RMSE为1.41m3/m2,密云县三维绿量为523 561.516万m3,单位面积绿量为2.35m3/m2。【结论】基于CBERS-02B数据的森林三维绿量测算方法可行。     

三维绿量测算方法研究

三维绿量反映了城市绿地的空间结构和生态效益,是绿地率和绿化覆盖率等二维绿量的重要补充。目前,三维绿量测算方法是推广应用三维绿量指标的难点,对于不同尺度城市绿地、城市森林所使用的方法也有所区别。本文基于文献检索,将三维绿量测算方法分为4大类：实地调查测算法,遥感影像测算法,无人机测算法,三维激光雷达测算法。通过比较4类方法的优点和缺点,总结三维绿量发展过程中存在的问题,并提出未来如何改进措施,使测算方法更科学、合理。     

基于摄影法的榕树三维绿量测算

[目的]为植物三维绿量测算提供科学依据。[方法]以华南地区广泛种植的榕树为研究对象,采用摄影技术获取榕树东、南、西、北4个面的纵截面影像图,将纵截面影像图导入Auto CAD,获取纵截面面域的面积及质心(重心),利用纵截面旋转体积公式计算4个面的三维绿量,并对每个面的三维绿量进行对比分析。[结果]南面三维绿量最大,其次是东面,再次是西面,北面三维绿量最小。南北面三维绿量略高于东西面三维绿量。东、南面三维绿量与西、北面三维绿量呈现出显著性差异(P0.05)。东面与南面,西面与北面,东西面与南北面的三维绿量均未呈现显著性差异(P0.05)。[结论]在未来树木三维绿量测算中可以采用南北面或东西面进行影像采集工作,从而提高测量效率。     

基于3S技术的北京市三维绿量估测研究

选取三景北京市2013年TM 遥感影像作为数据源,结合地面样地调查,采用多元回归估计的方法,建立三维绿量与遥感灰度值、GIS 信息之间的反演模型,对北京市大尺度的森林三维绿量进行估测。结果表明,模型的精度分别达到83.16%、82.48%,R为0.85、0.88,预估模型精度满足要求,可用于北京市绿化三维绿量的估测和生态环境效应的估算、分析与评价。     

基于AHP哈尔滨城市森林三维绿量规划分析

城市化是人类社会发展的必然趋势,城市人口剧增、环境污染日趋严重,城市森林建设是改善城市生态环境的核心.三维绿量是评价城市森林生态环境效益的新指标,对城市中绿量的合理规划以满足城市居民的日常生活,保持良好的城市生态环境是城市森林建设的重点.AHP是一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法.将哈尔滨市区分为5种用地类型,利用...     

沈阳城市森林三维绿量测算

为了探讨城市森林三维绿量的测算方式及精度,该文利用2001年8月沈阳市真彩航片和抽样调查,借助ARC/GIS,以“立体量推算立体量”的方法测算沈阳城市森林三维绿量结果表明,不同城市森林类型的单位面积三维绿量以风景游憩林最高,为5.35 m3/m2,附属林4.93 m3/m2,道路林3.65 m3/m2,生态公益林3.62 m3/m2,生产经营林2.35 m3/m2;城市森林分布区的单位面积三维绿量为4.25 m3/m2;城区单位面积城市森林三维绿量为0.35 m3/m2.沈阳城市森林总体三维绿量为161 296 716.85 m3,其中附属林为60 116 966.36 m3,37.27%,生态公益林43 321 771.43 m3,占26.86%,风景游憩林30 482 879.04 m3,占18.90%,道路林23 841 208.75 m3,占14.78%,生产经营林3 533 891.27 m3,占2.19%.经检验,该方法精度达到85.50%（α=0.05）.      

沈阳城市森林三维绿量的垂直分布

采用抽样调查法对沈阳城市森林5种功能类型的201块有效样地进行了调查,测算了样地内树木的三维绿量,利用将树木绿量汇集于树冠中心点的方法,对沈阳城市森林三维绿量垂直分布进行了研究。结果表明:沈阳城市森林的三维绿量垂直分布呈现典型的正态分布,其变化趋势与三维绿量垂直跨度分布相一致;新栽植树木对三维绿量垂直分布影响较小,三维绿量值更多地取决于三维绿量垂直跨度,即大龄级大树冠树木对三维绿量的贡献值最大。沈阳城市森林三维绿量垂直分布峰值为9 m。风景游憩林、附属林、道路林、生态公益林及生产经营林三维绿量垂直跨越层次依次为4.6、4.0、3.6、3.4、1.8,平均为3.9。风景游憩林和附属林三维绿量跨越层次较为丰富,灌木所占比例较大;生态公益林和道路林层次较为简单,灌木所占比例较小;生产经营林最为简单,三维绿量垂直跨越层次多为1层,三维绿量垂直分布峰值为5 m。     

基于类型与影响因子的城市森林三维绿量量化差异分析

借助QuickBird卫星影像和抽样调查,就郁闭度、树高、冠幅和胸高断面积等指标对沈阳市区4种功能的城市森林三维绿量的关系进行了量化分析.结果表明:各类型单位面积城市森林的三维绿量均随影响因子等级的增大而呈现逐步增大的趋势,随郁闭度、树高、冠幅和胸高断面积相邻等级的平均增长幅度分别为267.02％、75.24％、65.91％和46.06％.单位面积各类型城市森林在相同因子等级下其三维绿量总体表现为道路林和附属林较低,生态公益林和风景游憩林较高的特征.影响城市森林三维绿量的关键影响因子呈现阶段性特征,低三维绿量阶段关键影响因子为郁闭度,而在高三维绿量阶段则是郁闭度和胸高断面积.     

基于点云数据的火龙果三维交互系统的设计与开发

为虚拟植物形态结构模型的构建及建立植物形态结构与生长机理的关系提供关键技术和基础框架。基于点云数据和3DS MAX 2012器官精确三维形态建模方法,构建不同生育期火龙果地上部三维形态模型,最终实现火龙果三维交互系统的设计与开发。该系统对于构建其他作物器官的三维模型具有指导意义。     

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。     

基于三维激光扫描技术的塌陷土地复垦规划研究

通过对三维激光扫描获得的海量点云数据进行处理和分析,直观、真实地显示出塌陷区内和周边地形,得到精密地形图;根据因地制宜、可持续性、综合效益和统一性的土地复垦原则,设计出针对塌陷区的两种土地复垦方案,并择优选用。三维激光扫描技术用于土地复垦实现了高效率、高精度和低成本的目标。     

利用激光扫描仪获取植物三维模型的方法

针对虚拟植物研究中植物形态结构建模的问题,介绍了获取植物体数据所用的FastScan激光扫描仪和处理结点数据的PointPicker软件,以此两种工具相结合的方法可实现植物体的三维建模.与传统方法相比,此方法具有精度高、通用性好等特点,是一种适合于植物体三维建模的好方法.     

城市生态环境绿色度量值的分析研究——以昆明城区道路植物为例

在详细调查昆明城区主要道路常见绿化植物的基础上,进行各个绿色度量值指标的测算研究,结果表明:昆明城区各调查道路绿地率相差不大,除正义路外均超过了30.00%;绿视率差异也较小,正义路最低,北门街最高;但是绿化覆盖率则波动较大,正义路最高,鼓楼路最低。正义路的单株悬铃木三维绿量平均水平最高,鼓楼路的单株女贞三维绿量平均水平最小;常见绿化树种三维绿量与冠幅大小的相关性较大,与株高的相关性次之,与胸径的相关性较小。研究结果可为昆明市园林绿化发展决策提供科学依据,以及为提高城市道路绿化水平,改善城市环境提供参考。     

基于有效积温的冬小麦返青后植株三维形态模拟

【目的】基于有效积温,利用三维建模技术,实现小麦生长模型与形态模型的有机结合,真实表达环境因素对小麦生长发育和形态结构的影响,最终实现小麦生长过程的三维可视化,为小麦作物生长动态预测、栽培管理调控、作物株型设计等提供重要参考。【方法】以天津地区主要推广小麦品种衡观35、济麦22和衡4399为材料,于2015—2016年冬小麦生长季内开展不同小麦品种和施氮水平的田间试验,采集各品种冬小麦在不同施氮水平下的叶长和最大叶宽等形态数据,通过分析各品种冬小麦返青后形态数据和有效积温的定量关系,用Logistic方程构建了冬小麦返青后叶片叶长、最大叶宽模拟模型,并对该模型进行检验;基于该模拟模型,计算各品种冬小麦返青后每个生长日的形态数据,借助OpenGL和NURBS曲面造型技术,构建冬小麦几何形态模型,最终实现冬小麦生长模型与形态模型的结合,实现了冬小麦返青后生长过程可视化。【结果】在不同品种、不同施氮水平下,小麦叶长回归方程R2值在0.772—0.983之间,F值在10.153—340.191之间,且Sig小于显著水平0.05,最大叶宽回归方程R~2值在0.853—0.999之间,F值在17.371—4 359.236之间,且Sig小于显著水平0.05,表明上述模型拟合度和显著性均较好。经数据检验,叶长模型绝对误差在0—3.88 cm之间,根均方差(RMSE)值在0.24—1.95 cm之间,最大叶宽模型绝对误差在0—0.28 cm之间,RMSE值在0.02—0.15 cm之间,表明所建模拟模型精度较高,该模型对不同品种冬小麦返青后的叶片生长具有较好的预测性;基于所建模拟模型计算冬小麦返青后逐日形态数据,可构造不同品种、不同施氮水平下的冬小麦植株形态,可逼真模拟冬小麦返青后植株动态生长过程。【结论】基于有效积温构建的冬小麦返青后叶长和最大叶宽模拟模型,可较好预测冬小麦返青后叶片生长状态,可实现小麦生长模型和形态模型的有机结合,实现不同品种冬小麦在不同施氮水平下的叶片生长可视化。     

基于Unity3D的传统农具三维交互展示技术研究

作为数字化农业建设的重要组成部分,对传统农具进行三维展示是虚拟农业博物馆建设的核心内容。针对当前数字博物馆虚拟展示缺乏动态模拟、低集合层次交互等问题展开研究。以成都平原农耕文化馆为原型,采用3d Max和Unity3D技术相结合的方法,设计实现了传统农具展品三维模型、结构展示、工作原理和操作方法的交互式动态模拟。结果表明,采用人机交互式控制展品的方法,能有效增强用户的沉浸感、交互性和构想性,也为重要农耕文化遗产的传承和利用创造了条件。     

基于ArcGlobe的城市三维GIS研究与实现

为了满足数字化城市的需要,建立功能强大的城市三维GIS迫在眉睫。采用ArcGlobe 10.0和3ds Max相结合的模式,利用航拍影像、CAD地形图和采集的建筑物属性及纹理数据,建立了城市三维模型,并实现了创建、管理三维数据,高度测量,通视线分析等三维GIS功能。     

基于ArcView构建小城镇三维模型的研究

ArcView是构建小城镇三维模型的一个很好的技术平台.该研究基于ArcView成功地构建了陕西省紫阳县城三维模型.阐述并证明了ArcView在构建小城镇三维模型方面具有综合管理空间数据和属性数据,构建地形和城镇建筑三维模型,分析和输出等多种功能,可以查询和统计其它没有在视图中显示出来的房屋名称等属性信息.由于该模型易于管理和操作,利用它可以方便的进行小城镇的城市规划与管理,为解决城市规划建设中的各种实际问题服务.     

基于扫描技术的木质雕饰家具与工艺品三维数字化研究

通过Handheld 3D、Handyscan300、Filips16排CT 3种扫描形式进行雕饰家具的三维数字化,比较不同雕饰工艺试件的三维重建适用性。探求不同雕饰特点的木质家具三维数字化有效扫描方法。采用3款不同扫描设备进行4组试验,分析不同雕饰工艺木质家具的三维数字化模型状况,探讨不同扫描仪对不同雕饰工艺家具的三维重建影响,探讨其适用性。试验证明Handheld 3D和Handyscan300均可获取高精度浮雕家具的三维数字模型,但是Handheld 3D在获取透雕家具试件数据模型时纵向坐标信息几乎全部丢失,Handyscan300可较好地获取透雕家具试件数据信息,部分纵向坐标信息丢失,经逆行工程修补后可获取较好的三维数字模型。CT扫描获得的图像经三维重建后得到的数字模型精度最高。对不同雕饰工艺的木质家具需根据其工艺特点采用不同型号的激光扫描仪或CT扫描仪进行三维重建,可获得高精度的三维数字模型。通过CT三维断层扫描获取的图像经三维重建后可获取与试件外观高度一致的三维数字模型,并可导成多种文件格式进行后续虚拟展示、数字信息存档、3D打印、机器雕刻等处理。