基于无人机激光雷达点云数据的单木分割研究

[目的]探索不同树种在样地和单木尺度上无人机激光雷达点云数据的单木分割效果,选取哈尔滨城市林业示范基地阔叶林(水曲柳)和针叶林(樟子松)两块样地为研究对象,对样地内树木点云进行单木分割并评价其分割效果,为后续单木结构参数的提取提供数据支持,同时丰富森林资源信息的调查手段.[方法]通过无人机激光雷达获得样地树木点云数据,...     

基于无人机激光雷达点云的单木生物量估测

[目的]为提高森林单木生物量估测精度和效率,本研究基于无人机激光雷达技术对哈尔滨城市林业示范基地的水曲柳、樟子松样地进行点云数据获取及单木生物量估测.[方法]通过优化算法对获取的点云数据进行树高、冠幅等单木结构参数的提取;然后基于改进的凸包算法获取树冠体积、树冠投影面积等树冠因子.最后将上述获得的单木结构参数引入传统C...     

基于点云数据的单株毛竹建模精度及可视化分析

应用Cyclone和Geomagic Studio软件进行毛竹点云数据的处理和三维重建,研究毛竹冠幅、胸径、竹高和枝下高等4个参数的模型误差及室内外点云数据建模的可视化效果。结果表明:1)毛竹模型4参数的平均绝对误差分别为38,0.5,189,6 mm;平均相对误差分别为1.450%,0.550%,1.775%,0.350%,精度均较高;2)在野外,枝叶较为茂密的毛竹冠层模型,叶片呈三角形且连续,但由于仪高与冠层顶部落差大,有分层现象,而当毛竹枝叶较稀疏时,分层现象消失,模型整体视觉效果良好,便于可视化分析;3)对室内静态的毛竹冠层和茎秆建模时,在视觉上能较为直观地展现冠层形态,其中稀疏冠层的模型效果优于茂密冠层;毛竹茎秆模型表面较为光滑,无孔洞,且不同粗细竹秆的建模效果差异性不大。     

基于LIDAR点云的建筑物的三维建模

介绍建筑物建模常用的3种方法(航空摄影、依图而建和机载激光扫描)及其优缺点,采用多种数据源和多种技术手段相结合的方式进行建筑物三维模型构建.对三维体框模型和三维精细模型构建等具体的数据处理过程进行了论述.认为基于三维激光雷达技术制作的三维模型精度高、适用范围广、外业工作量少,省时省力,但其数据量大,信息数据的存储、快速传输及浏览等目前都还较困难.     

基于三维激光扫描技术的树木建模研究

激光扫描技术的发展为获取空间信息提供了全新的技术途径,使人们从传统的手工获取变为连续自动的获取批量数据。本研究从树木三维建模的角度出发,以FARO LaserScanner Photon三维激光扫描仪为数据获取平台,结合三维激光扫描仪的工作原理,分析和研究了从获取树木点云数据到三维建模的整个流程。最后,选取树木实例,建立了其三维模型。与传统的技术手段相比,应用三维激光扫描技术进行树木建模具有更广阔的发展空间。     

基于对象的激光点云数据城区树木识别方法

通常利用激光点云数据(LiDar)进行树木分类的方法是将点云内插生成数字地形模型(DTM),根据地物高程差值,在图像处理方法的基础上进行分割或分类。提出一种新的基于对象的LiDar数据树木识别方法,其最大特点是直接利用点云数据的三维空间关系进行分类,不需要将点云转换成二维图像进行处理,避免了转换过程中信息的丢失,提高了分类的精度。具体实现步骤:首先利用kd-trees组织点云数据,在局部邻域中利用点云位置和法线分别进行协方差分析,估算各点的空间特征变量,然后结合各点的回波次数和局部邻域中点云个数密度作为SVM分类器的输入变量,最后利用基于径向基函数的SVM方法实现点云的分类。实验结果表明:OA分类精度为91.21%,Kappa系数为85.62%。     

基于点云数据的阔叶树叶片重建研究

三维激光扫描仪因为获取数据速度快和精度高、对植物没有破坏性等优势,受到林业工作者广泛采用,但由于树木的形态结构极其复杂,在扫描中存在遮挡和风吹扰动等情况,造成扫描获取的树叶点云数据的失真。本文提出了一种新的阔叶树叶面重建方法。首先将激光扫描仪获取的散乱点云数据集合,采用多项式拟合的方法得到精确的树叶边界线,根据分而治之三角面片算法进行曲面拟合,拟合的叶面进行三角面片重建,得到真实叶片模拟图像。     

基于三维点云模型获取单木树高和胸径的研究

使用无人机和智能手机分别从空中和地面拍摄的样地林分影像构建三维点云模型，并从三维点云模型中获取样地内单木树高和胸径参数。本研究以池杉人工林为研究对象，利用PhotoScan Agisoft软件对无人机倾斜摄影和智能手机近景摄影的样地影像进行三维重建，通过对齐照片、控制点刺点、对齐优化、建立密集点云等步骤，构建出与样地实景相符的三维点云模型；通过LiDAR 360软件从样地三维点云模型中获取单木的树高和胸径参数，将其与实地测量获取的单木树高和胸径参数进行对比分析。利用无人机和智能手机影像构建的三维模型可以满足《数字航空摄影测量测图规范》的精度要求。通过实测数据和点云数据获取的树高和胸径的平均差值分别为-0.9 m和-0.8 cm,平均相对误差分别为5.4%和7.1%。以实测数据作为自变量x,以点云数据作为因变量y,树高和胸径回归模型的R²分别为0.809 5和0.918 4。将倾斜摄影和近景摄影的点云模型统一在同一空间参考基准下可构建出与样地实景相匹配的三维点云模型，从样地三维点云模型中获取的单木树高和胸径与实地测量结果具有较好的线性相关性，本研究所使用的方法可以代...     

无人机密集匹配点云与机载激光雷达点云的差异分析

为分析无人机密集匹配点云和机载激光雷达点云的异同性,对密集林分(郁闭度0.85)、稀疏林分(郁闭度0.55)和未成林地的2种点云的空间分布进行目视对比分析,并通过2种点云生产的DEM(UAV_DEM和LiDAR_DEM)分别对密集匹配点云进行归一化处理,得到2套归一化密集匹配点云数据,将其与激光雷达点云进行统计特征参数配对样本t检验分析。结果表明:1)在密集林分中,密集匹配点云无法获取冠层内部和地面信息,采用LiDAR_DEM进行归一化后,密集匹配点云的中下部分位数高度及全部分位数密度与激光雷达点云相应统计特征参数均存在显著性差异(α=0.05),但中上层分位数高度的差异不显著;2)在稀疏林分和未成林地中,除下部分位数高度外,其余高度、密度统计特征参数均与激光雷达点云相应参数无显著性差异,但密集匹配点云对幼树三维结构的刻画能力优于机载激光雷达点云。在森林调查监测中,无人机密集匹配点云可直接用于稀疏林分和未成林地的森林参数估测,在既有高精度DEM支持下可对密集林分的一些林分参数(如冠层表面高度等)进行估测。     

基于三维激光扫描的单木胸径和树高提取

为了提高林分尺度下单木参数的识别精度,研究了基于三维激光扫描的单木胸径和树高的辨识方法。在东北林业大学实验林场,采用Trimble S60三维激光扫描仪,对104株蒙古栎进行多测站扫描,获得样本树的点云数据。在对点云数据进行配准、去噪、地形数据提取、切片栅格化等一系列处理基础上,基于霍夫变换和连续生长法分别构建了胸径和树高的提取方法,对林分尺度下单木定位识别、胸径和树高提取精度进行了对比分析。研究结果表明:所构建方法单木定位识别精度均值为87.50%,胸径和树高提取的均方根误差分别为2.88 cm、2.61 m。     

地面三维激光扫描技术在林业中的应用与展望

以地面三维激光扫描技术的测量原理、技术特征为切入点, 重点论述了该技术在国内外林业领域的应用现状、不足及前景。与传统研究手段相比, 地面三维激光扫描技术在测树效率、三维建模、模型化精度等方面具有较大的优势, 显示出更广阔的应用前景。     

三维激光扫描技术在提高林木产量方面的应用

三维激光扫描技术作为一种高效科技,在森林资源调查、林分结构研究、单木三维建模等方面有着巨大的应用潜力。通过三维激光扫描仪获取单株立木空间点云数据,利用软件自动建模分析功能,可直接量测立木树高、胸径、树冠面积和位置等信息,生成林木收获报表,以确定不同区域内林木收割的时间,最大限度降低因为收割时间带来的损失,从而开创了该项技术在林业领域的新应用。     

臭氧胁迫对树木根系影响研究进展

对流层中高浓度的臭氧是一种严重危害植物的大气污染物,臭氧浓度的升高会对农作物、林木等产生一系列的损害。根系是树木生存的基本要素,臭氧对根结构的根本性改变会最终影响根功能,从而影响树木的整体健康以及对环境胁迫的抗性,通过综述臭氧胁迫对森林树木根系影响的研究进展,可以为我国学者进一步了解臭氧对森林树木根系生态影响提供科学素材。有关大气臭氧浓度升高对森林树木根系生态的影响,目前研究主要包括森林树木根系生长、细根动态和周转、根系呼吸、根系碳水化合物、菌根、根际微生物的响应变化等几个方面。臭氧对树木根系的影响与臭氧浓度、树种、树龄、群落组成及种植条件相关。目前有关臭氧胁迫对树木根系的机制研究还比较缺乏,今后应该加强臭氧胁迫下根系形态构型的原位观察测定和定量分析研究,内源激素响应,胁迫信号感受、转导与其它信号途径的互作关系以及分子生物学机制方面的研究。     

盐胁迫对树木生长影响研究综述

盐胁迫是影响树木生长最严重的限制因子之一,树木受害后根系生长受阻、叶片变小、发育迟缓,造成植株矮化、提前开花,早衰甚至死亡。文中综述了盐胁迫对树木种子萌发、生长、生物量的积累和分配等的影响,以为加强树木抗盐机理研究和耐盐树木品种的筛选提供参考。     

树木根系分布与结构研究方法综述

根系是树木生长发育的基础。开展树木根系分布和结构研究,有利于探究根系与地下环境的相互联系,研究根系分布与生长之间的关系,了解生物地球化学循环中的碳素平衡与循环。文中简要综述了根系研究的历史,分析了树木根系研究的传统方法及其优缺点,介绍了根系无损检测的新方法和新手段。分析认为,根系分布与结构的相关研究方法在不断进步,但新技术和新手段仍存在局限性,还有待进一步改进。     

树体结构研究的历史发展和现状──兼论树体三态结构划分及其意义

文中综述了有关树体结构的研究历史，着重分析了树体结构的研究现状，并在此基础上，详细论述了树体结构的三态（形态结构、质态结构和动态结构）划分及其意义。     

松材线虫病变色松树遥感监测研究进展

[目的]综合评述了松材线虫病变色松树遥感监测的数据和方法研究进展,并就星-机-地多源遥感数据协同监测变色松树提出展望。[方法]通过分析松材线虫病染病松树的生理生态特征和冠层光谱,综述遥感数据的获取、基于遥感数据的变色松树解译方法,讨论当前松材线虫病变色松树遥感监测存在的主要问题,并指出未来可能的研究方向。[结果]不同的遥感监测平台对于变色松树的识别各具其优势,地面调查具有高可靠性优势、卫星遥感具有多时相优势、无人机遥感具有高空间分辨率和高灵活性优势。其中以无人机遥感和高分卫星遥感为主的遥感技术的发展,伴随着遥感图像解译算法和计算机软硬件的改进,为松材线虫病疫区变色松树的快速定位和计数提供了新的手段。但新手段在变色松树监测过程中还存在着监测手段单一,定位位置偏差大、识别精度和识别效率低等问题。[结论]未来随着卫星数量的增多和无人机影像获取成本的减少,从多源遥感影像上采用人工智能算法快速定位出单株变色松树和疫区变色松树的计数将成为新的模式。     

A method for 3D reconstruction of tree crown volume from photographs: assessment with 3D-digitized plants

We developed a method for reconstructing tree crown volume from a set of eight photographs taken from the N, S, E, W, NE, NW, SE and SW. This photographic method of reconstruction includes three steps. First, canopy height and diameter are estimated from each image from the location of the topmost, rightmost and leftmost vegetated pixel; second, a rectangular bounding box around the tree is constructed from canopy dimensions derived in Step 1, and the bounding box is divided into an array of voxels; and third, each tree image is divided into a set of picture zones. The gap fraction of each picture zone is calculated from image processing. A vegetated picture zone corresponds to a gap fraction of less than 1. Each picture zone corresponds to a beam direction from the camera to the target tree, the equation of which is computed from the zone location on the picture and the camera parameters. For each vegetated picture zone, the ray-box intersection algorithm (Glassner 1989) is used to compute the sequence of voxels intersected by the beam. After processing all vegetated zones, voxels that have not been intersected by any beam are presumed to be empty and are removed from the bounding box. The estimation of crown volume can be refined by combining several photographs from different view angles. The method has been implemented in a software package called Tree Analyzer written in C++. The photographic method was tested with three-dimensional (3D) digitized plants of walnut, peach, mango and olive. The 3D-digitized plants were used to estimate crown volume directly and generate virtual perspective photographs with POV-Ray Version 3.5 (Persistence of Vision Development Team). The locations and view angles of the camera were manually controlled by input parameters. Good agreement between measured data and values inferred from the photographic method were found for canopy height, diameter and volume. The effects of voxel size, size of picture zoning, location of camera and number of pictures were also examined.     

中国原产辣木栽培年代比引种印度辣木早八百年

通过实地考察发现,在中国海南儋州一农家庭院就有一棵树龄130多年的辣木。南宋时期,被皇帝封为"紫清明道真人"的琼籍传奇式人物白玉蟾,在儋州松林岭修道、炼丹时,最爱吃辣木(当地人称木菜)、木瓜和木豆做的"三木汤"。六七百年来,每逢农历5月11-17日和农历6月12日前后3天时间,松林岭周边村庄的群众便用"三木汤"祭拜白玉蟾。中国原产辣木栽培利用年代比引种印度辣木早八百年。     

基于风险管理视角的林业风险与林业经济可持续发展研究综述

从林业生产特殊性的角度, 针对林业风险管理中存在的问题, 通过对林业经济运行中的林业风险、林业风险管理与林业可持续发展的关系以及可持续发展背景下林权抵押贷款中林业风险管理有关文献进行梳理, 提出在林业可持续发展背景下更好地进行林业风险管理研究的新思路。