三维激光扫描仪在林木材积测定中的应用研究

<正>林木材积是盗伐、滥伐林木等涉林案件定性处罚和森林火灾案件损失评估的依据,而林木直径则是计算材积的重要数据,运用三维激光扫描仪可以全自动高精度地立体扫描,这种方法工作效率高、不破坏树木,对于建立新型材积模型具有普遍意义。近年来国内外出现了一种三维激光扫描技术,三维激光扫描技术不同于传统高精度测绘技术,其用于高精度逆向三维建模及重构。运用三维激光扫描仪可以全自动高精度地立体扫描,     

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。     

基层文博单位文物信息采集的常见问题及对策

"文物调查及数据库管理系统建设"项目是以信息网络技术,通过对文物信息的数字化采集,摸清文物家底,并建立动态管理系统,以此来提升文物的保护、管理和利用水平。在项目建设过程中,文物信息采集是一项基础性工作。基层文博单位作为重要的文物收藏单位,承担着主要的采集任务,采集过程中也暴露出一些问题。本文对这些常见问题进行了简要论述,并尝试着提出了一些对策,希望对此项工作的开展有所裨益。     

木质文物三维断层扫描图像处理

探索一种对木质文物无损检测与鉴定的有效方法。采用philips64排CT,对木质工艺品标本-透雕漏窗模型进行三维断层扫描。为了获取高清晰度的三维数据模型,对CT扫描后的原始图像进行预处理,预处理完成后分别进行面绘制和体会制。结果表明,通过三维重建,可以进行木质工艺品内部目标位置的切割。证明本技术可以有效用于木质文物的鉴定与保护。这一技术将会对木质文物鉴定和保护提供重要的数据和模型支持。     

三维激光扫描技术在农业中应用现状与前景展望

三维激光扫描技术具有高精度、高速度、实时性和主动性强、全数字化以及对任何物体都能扫描的特点,它作为一种新兴的测绘技术被广泛应用于国民经济各领域。在农业中,三维激光扫描仪已被应用于作物三维建模、作物生长周期分析和对比,林业中用于树干建模与测树因子获取、林分结构分析、立木材积测量等。由于它受外界环境、时间因素等影响小,随时可以获取高精度的物体三维点云数据,在数字农业研究中取得了很好效果。本文通过分析国内外研究实例,总结了三维激光扫描技术在农业中的应用现状,指出不足之处,并作出前景展望。     

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。     

基于三维激光扫描技术的果园景观可视化方法——以贵州关岭火龙果标准示范园为例

基于数字示范果园与高效农业产业园区建设与管理的需要,利用Riegl VZ-400三维激光扫描仪对贵州关岭县火龙果标准示范园进行实景扫描,并结合RISAN PRO系统配套软件对扫描点云数据、影像数据进行拼接处理,从而实现火龙果园的三维可视化,为虚拟果园管理和园区规划提供直观参考和布局。     

扫描像素法测定植物叶面积的研究

对叶片图像扫描、像素统计过程中的影响因素进行了系统研究,建立了利用平台扫描仪和Photo-shop软件测定植物叶面积的方法,并对利用数字图像处理技术进行植物叶面积测定提出了进一步研究的方向。     

管道凹陷检测中的Creaform3D激光扫描技术

三维激光扫描技术能够快速、自动、准确地获取物体表面的点云数据,在对管道变形量较大位置处进行检测时,具有传统检测技术无法比拟的优势。将Creaform3D激光扫描仪与Pipecheck软件相结合,能够完成金属腐蚀、机械损伤等管道内外部缺陷的现场检测,并可基于检测结果进行整体形貌、应变与疲劳等评估、分析工作。实例应用结果表明:三维激光扫描仪能够极大地提高检测数据精度、节省检测时间,突显了Creaform3D激光扫描仪的技术优势,并可为Creaform3D激光扫描仪在其他领域的工程应用提供参考。(图4,表1,参19)     

一种基于三维激光扫描的滑坡变形固定桩点监测方法

目前,在滑坡监测方面,三维激光扫描普通监测方法的精度无法达到仪器精度的级别.为提高三维扫描监测方法的精度,提出了一种基于固定桩点的新型监测方法.以室内试验和金坪子滑坡Ⅱ区前缘为研究对象,在"面式监测"区域布置目标靶体,在固定桩点上不同时间序列下进行扫描,采用迭代临近点算法(ICP,Iterative Closest Point)配准每期扫描数据和重心法对目标靶体点云进行分析.研究结果显示:采用该方法后三维扫描仪位置移动引起的误差减小了,验证了固定桩点方法的可行性.固定桩点方法不仅提高了监测精度,而且仅依靠三维激光扫描仪即可进行滑坡监测,提高了现场监测效率,有很好的应用前景.     

浅谈纸质气象档案数字化处理

利用安全扫描和光学字符识别技术,实现气象档案数字化是对纸质气象历史档案拯救和开发利用的有效途径。文章通过对气象档案数字化技术实际操作和应用,提出历史纸质气象档案数字化建设的思路,针对气象记录档案的性质、内容、特点等进行数字化处理分析,提出气象档案数字化处理过程中存在的问题和注意事项,强化数字化处理过程中质量监督措施,为业内纸质气象档案数字化建设提供技术工作提供参考。     

基于三维激光扫描仪法的大型立式罐容量的计量

介绍了一种基于三维激光扫描技术的立式罐容量计量方法,利用三维激光扫描仪获取立式罐表面点云数据,进行罐体三维模型重构,计算罐体容积并建立容积表。阐述了基于点云分析的立式罐容积计算模型,以及观察法、中值滤波、莱以特准则（3盯准则）在点云数据预处理中的应用,并给出了利用最小二乘法、加速迭代法、等效面积法计算圈板半径的相关公式。采用HDS7000三维激光扫描仪对某2×10^4m^3立式罐进行了试验测试,检验了HDS7000三维激光扫描仪和相应方法在容量计量中的重复性和复现性。测量结果表明：三维激光扫描仪法与立式金属罐容量计量检定规程中规定的全站仪法测得的圈板半径最大偏差仅为0．1mm,容积相对偏差不超过1％o,满足检定规程要求。（表5,图8,参9）     

疏勒河灌区干渠闸门自动监控系统初探

概述了疏勒河灌区干渠闸门自动控制与远程监控系统的总体构成、功能及特点，阐述利用了现代遥测遥控技术，地理信息系统和三维数字化模拟等科技手段的闸门远程控制技术对渠系自动化监控系统的重要意义。     

基于逆向工程的汽车车身前翼子板重建技术

逆向工程技术是一项具有广泛应用前景的高新技术,可以迅速、精确、方便地获得实物模型的三维数据及模型,为产品设计提供了先进的产品开发、设计及制造的途径。以车身前翼子板为例,利用非接触式三维扫描仪获得车身的点云文件,利用geomagic-studio软件对点云进行曲率和点距取样,得到计算机能够处理的点云数据,将点云文件进行降噪等处理,生成曲面,对曲面进行光顺等一系列的处理,获得B级曲面。     

数字植物研究进展:植物形态结构三维数字化

数字植物围绕农林植物生命、生产和生态系统的多维信息高效感知和认知的理论、技术和方法,通过多学科交叉合作,研究农林植物-环境3D数字化、高通量信息获取、情景感知、信息融合、结构和功能模拟、数字化设计和精准管理决策等数字农业的关键性、基础性以及共性理论和技术问题。植物形态结构的三维数字化是数字植物研究的重要组成部分,近年来很多学者从植物组织、器官、植株和群体等不同尺度,或者从植物根系和地上部等不同视角,围绕植物形态结构的参数测量、几何结构解析、三维模型构建、结构与功能建模,以及三维植物模型真实感展现等需要,开展了更深入的研究。在组织尺度方面,随着MRI、CT、显微成像等技术产品的不断成熟,使得利用这些先进测量仪器获取和测量植物组织内部结构数据成为可能,并被越来越多的研究者采用,成为进行植物内部形态结构测量和分析的有效手段。在植物根系的三维数字化方面,由于植物的根普遍生长在土壤里,观察和测量十分困难。虽然近年来XCT、MRI等穿透射线成像技术已越来越多地用于根系的形态结构探测,但这类技术往往仅能获取范围较小的根系局部数据,且价格昂贵。因此植物根系形态结构的准确、无损(原位)、快速测量仍然是一个挑战。在群体尺度方面,基于实测数据的三维重建逐渐成为植物群体三维重建的主要途径,研究者正试图从激光三维扫描仪获取的植物群体三维点云中提取群体的形态参数并实现群体的三维重构。而在三维植物模型的真实感绘制方面,如何准确地测量各种植物器官的光学特性并建立相应的数学模型是当前的研究重点,虽然已有不少研究者提出了相应的解决方案,但这些方法在便捷性和普适性方面仍然难以令人满意,有待更多深入研究。笔者最后结合相关领域的技术进展对数字植物的进一步研究进行了展望。     

基于三维激光扫描仪技术的坡面径流小区土壤侵蚀运用研究

利用徕卡HDS300三维激光扫描仪的精密测量技术对黄绵土坡面径流小区土壤侵蚀形态的微观变化及过程进行高精度、实时监测,从形态学上探讨了土壤侵蚀过程及分布特征,研究结果表明:(1)徕卡HDS300三维激光扫描仪及其配套的软件能准确地测量到初始坡面、降雨后坡面的地貌形态DEM;(2)徕卡HDS300三维激光扫描仪中的Clyclone软件对初始坡面、降雨后坡面的地貌形态DEM进一步分析,计算了降雨后土壤侵蚀体积与土壤流失量,且二场人工降雨实验测得的实验误差分别为5.38%和3.41%,经过精度验证表明,三维激光扫描仪可应用于坡面产流产沙研究,土壤侵蚀量的测算精度较高;(3)各场次降雨后的三维点云数据导入到Arcgis中进行分析处理,获取了坡面侵蚀时空分布特征,实时监测了侵蚀沟的发展以及土壤侵蚀形态的变化。该实验研究可以弥补目前在土壤侵蚀形态微观定量研究上存在的不足,获取高精度数据,为水土保持工程设计、水土保持管理提供技术支撑。     

三维扫描技术在农业领域的应用及发展

三维扫描技术具有数据采样迅速、精确度高、受外界影响小、非接触式测量等优点,在农业领域得到了广泛的应用。文章从农业机械研究及设计、植物表型研究和动物形态研究3个方面,阐述了三维扫描技术的研究进展,介绍了逆向工程、植物模型构建和动物形态参数提取的研究成果,总结了目前三维扫描技术应用过程中存在数据处理复杂、动物形态研究较少和模型耦合深度不足的问题,并对三维扫描技术的发展趋势进行了展望。     

基于黑白扫描图像的叶面积测量方法

【目的】为了快速准确测量叶片面积,探讨一种基于黑白扫描图像的测量方法。【方法】使用平板扫描仪制作叶片黑白二值图像,利用图像处理软件读取图像并统计图像和叶片的总像素,依据扫描成像大小与扫描稿台尺寸等比关系,以及已知的扫描稿台尺寸,计算获取叶片面积;分别使用两个不同品牌型号扫描仪对20张叶片进行测量,以方格纸法测量结果为真值依据进行误差分析,同时采用叶面积仪进行比对验证。【结果】两个扫描仪均方根误差分别为0.90 cm²、0.95 cm²,平均相对误差分别为1.06%、1.64%;叶面积仪测量均方根误差为0.62 cm²,平均相对误差为0.92%。【结论】扫描仪法与方格纸法和叶面积仪测量结果间均不存在显著差异,基于黑白扫描图像的叶片面积测量方法具有方便快捷、成本低、精度高的应用潜力。     

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.     

地图扫描数字化误差分析及控制

地形图扫描数字化为GIS数据源的一种重要获取手段,已经成为地图数字化的主流.本文分析了地形图扫描数字化误差来源,针对各种误差提出了质量控制,并结合实例对误差作了精度分析.文中的讨论,可以为地形图扫描数字化减小误差、进行质量控制提供一定的借鉴.