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基于地基激光雷达数据的单木结构参数提取研究 被引量:25
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作者 倪文俭 过志峰 +1 位作者 孙国清 黄华兵 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期191-198,共8页
针对利用地基激光雷达数据提取单木结构参数的问题,提出了一套较为复杂林分条件下的地基激光雷达数据获取方案与单木结构参数提取方法。首先利用八邻点距离检验法对点云数据中的多次散射点进行滤除,进而通过对现有的变尺度地面点识别方... 针对利用地基激光雷达数据提取单木结构参数的问题,提出了一套较为复杂林分条件下的地基激光雷达数据获取方案与单木结构参数提取方法。首先利用八邻点距离检验法对点云数据中的多次散射点进行滤除,进而通过对现有的变尺度地面点识别方法进行改进,实现了对研究区内的地面点云的快速识别。通过对地基激光雷达数据的分析,提出了一种基于树干点云垂直连续分布特征的树干识别方法,在此基础上提取了单木位置、胸径和树高,最后将所提取的结构参数与林业测量数据进行了对比,结果具有较好的一致性。 展开更多
关键词 地基激光雷达 景深数据 单木结构参数 点云
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基于地面LiDAR数据的塔里木河下游胡杨林结构参数反演 被引量:9
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作者 艾萨迪拉·玉苏甫 玉米提·哈力克 +1 位作者 阿不都拉·阿不力孜 买尔当·克依木 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第13期4555-4565,共11页
以塔里木河下游天然胡杨林为研究对象,利用Riegl VZ-1000型地面激光扫描仪(Terrestrial Laser Scanning, TLS)获取离河道不同距离的8个样方内513棵胡杨的三维点云数据,通过建立冠层高度模型、Hough变换等方法获取单木株数和结构参数,并... 以塔里木河下游天然胡杨林为研究对象,利用Riegl VZ-1000型地面激光扫描仪(Terrestrial Laser Scanning, TLS)获取离河道不同距离的8个样方内513棵胡杨的三维点云数据,通过建立冠层高度模型、Hough变换等方法获取单木株数和结构参数,并与传统的每木检尺实测数据和无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)低空影像进行对比,验证激光雷达方法的测树精度;对TLS获取的胡杨树形参数进行相关性分析,并建立关系模型;探讨不同水胁迫条件(不同离河道距离,不同地下水埋深)对胡杨单木结构参数的影响;最后按不同径级划分胡杨的年龄,得出各龄级胡杨所占比例。结果表明:(1)TLS能够高精度获取不同密度和长势的胡杨单木株数和结构参数,单株准确分割比率为94%—100%,相对于UAV低空影像更为准确;(2)TLS获取的胡杨树高(Tree height,TH)、胸径(Diameter at breast height, DBH)、冠幅直径(Crown diameter,CD)和冠幅面积(Crown area,CA)与传统实测值拟合度R2较高,分别为0.95、0.97、0.77和0.84,表明实测数据和TLS获取数据无明显差异;(3)胡杨CD、CA分别与TH呈显著正相关,其相关性系数为0.73、0.67;基于此构建了胡杨TH与CD的关系模型,即TH=2.6274×CD0.706,R2为0.64;(4)根据径级划分胡杨年龄段可知,DBH为15—30 cm的近熟林比例最大,占8个样方内监测胡杨总株数的47%,表明胡杨种群年龄结构相对稳定并总体态势良好,呈现了生态输水对塔河下游胡杨种群恢复有明显的促进作用。总之,激光雷达技术能够客观反映胡杨树形结构参数,可替代耗力、耗费、耗时的传统实测方法,为时时掌握胡杨林生长发育、长势动态以及多尺度、多时相生态耗水研究提供高精度信息,为干旱区荒漠河岸林的有效保护与可持续管理提供科学依据。 展开更多
关键词 雷达 地面激光扫描 胡杨 树木结构参数 塔里木河
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基于机载激光雷达技术的山区针叶林单木分割方法研究
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作者 黄冰倩 曹霸 +1 位作者 岳彩荣 周全 《中南林业调查规划》 2024年第3期34-39,48,共7页
以杉木为研究对象,利用无人机激光雷达点云数据,结合地面实测样地数据,探索创新现有的森林资源调查模式,提升森林资源外业调查效率,更新资源调查数据,保证数据的现势性。考虑到研究区为山地林区,地面起伏较大,选取了一种基于改进加密三... 以杉木为研究对象,利用无人机激光雷达点云数据,结合地面实测样地数据,探索创新现有的森林资源调查模式,提升森林资源外业调查效率,更新资源调查数据,保证数据的现势性。考虑到研究区为山地林区,地面起伏较大,选取了一种基于改进加密三角网滤波算法进行滤波和分类,并对比分析了分水岭、点云分割、层堆叠种子点三种不同的单木分割方法,完成了研究区单木位置、树高、冠幅等林木参数的提取研究,优化了激光雷达林木参数反演的技术流程。从30个样地中抽取10个样地,对比样木实测值与单木分割的估测值,结果表明:层堆叠种子点算法分割效果最优,F评分在64.61%~85.29%之间;点云分割算法居中,F评分在56.00%~80.60%之间;分水岭算法分割效果最差,F评分在45.57%~69.45%之间。同一种方法中,不同样地分割效果也存在差异,这可能与样地地形、树木结构形态等因素有关;样地中林木分布存在树木遮挡或树木分布结构不规则时,一定程度会降低单木分割精度。因此,根据不同林分情况,建立适用性较强的无人机激光雷达森林参数反演模型是未来努力的方向。 展开更多
关键词 激光雷达 单木分割方法 滤波 杉木 森林结构参数
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基于机载激光雷达数据的老街基林场样地单木分割方法研究 被引量:2
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作者 李佳明 刘扬 +1 位作者 张雨欣 张开硕 《测绘与空间地理信息》 2023年第S01期212-215,共4页
机载激光雷达技术凭借着对森林冠层的穿透能力,在森林资源调查中显露出无可比拟的优势。针对林业雷达领域中的单木结构参数提取问题,本文基于局部最大值滤波算法和标记控制分水岭分割算法(Marked-Controlled Watered Segmentation,MCWS... 机载激光雷达技术凭借着对森林冠层的穿透能力,在森林资源调查中显露出无可比拟的优势。针对林业雷达领域中的单木结构参数提取问题,本文基于局部最大值滤波算法和标记控制分水岭分割算法(Marked-Controlled Watered Segmentation,MCWS)提出了一种单木分割方法,并评价该方法在样地尺度上的单木分割效果,分析结果表明样地区域总体分割精度F为0.736;结合实测树高对反演树高进行相关性分析,拟合精度R^(2)为0.907,表明本文方法能够较准确地提取单木树冠信息。 展开更多
关键词 单木分割 分水岭分割 LIDAR 森林结构参数
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Investigation of Tree Structure Parameters of High-quality and High-yielding Y-shaped Pear Orchards 被引量:1
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作者 Shuwei WEI Shaomin WANG +2 位作者 Ran DONG Kun RAN Hongwei WANG 《Agricultural Biotechnology》 CAS 2019年第2期101-103,共3页
In order to study reasonable tree structure parameters of Y-shaped pear orchards in natural conditions and at management technical level of Tai'an area, the tree structure and population structure of high-quality ... In order to study reasonable tree structure parameters of Y-shaped pear orchards in natural conditions and at management technical level of Tai'an area, the tree structure and population structure of high-quality and high-yielding Y-shaped pear orchards were investigated. The results showed that when the yield of Y-shaped 'Oshu' was 2 550 kg/667 m^2 in the early fully fruiting period, the quantity of the branches per 667 m^2 was about 54 000, and the number of short branches was the largest, accounting for 80.1% of total number of branches, followed by middle branches, long branches and developmental branches. As the yield of Y-shaped 'Qiuyue' was 2 875 kg/667 m^2 in the early fully fruiting period, the quantity of the branches per 667 m^2 was 51 000, and the number of short branches was the largest, accounting for 75.6% of total number of branches, followed by middle branches, long branches and developmental branches. When the yield of Y-shaped 'Niitaka' was 3 000 kg/667 m^2 in the early fully fruiting period, the quantity of the branches per 667 m^2 was 43 000, and the number of short branches was the largest, accounting for 82.0% of total number of branches, followed by long branches, middle branches and developmental branches. 展开更多
关键词 PEAR Y shape HIGH-QUALITY and HIGH-YIELDING tree structure parameters
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激光雷达技术在森林高度反演中的研究进展 被引量:1
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作者 邱世平 《林业调查规划》 2019年第2期26-29,35,共5页
遥感技术被广泛应用于我国森林资源,森林生态环境的监测中。区别于传统光学遥感技术的是激光雷达(Lidar)属于主动遥感,对森林的空间结构,特别是对森林高度的探测能力有着巨大的优势。文中介绍了激光雷达测量树高的原理、特点和应用,对... 遥感技术被广泛应用于我国森林资源,森林生态环境的监测中。区别于传统光学遥感技术的是激光雷达(Lidar)属于主动遥感,对森林的空间结构,特别是对森林高度的探测能力有着巨大的优势。文中介绍了激光雷达测量树高的原理、特点和应用,对激光雷达在测量树高上的应用研究进行回顾,对激光雷达森林高度的测量应用前景进行了分析和展望。 展开更多
关键词 激光雷达(Lidar) 森林高度反演 测量树高 冠层高度 森林结构参数
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基于无人机激光雷达点云的单木生物量估测 被引量:25
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作者 刘浩然 范伟伟 +1 位作者 徐永胜 林文树 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期92-99,共8页
【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... 【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CAR生物量模型中,建立基于无人机激光雷达点云数据的单木生物量模型。【结果】1)基于点云数据提取的单木结构参数与实测数值间的相关性较好。其中水曲柳样地平均冠幅和树高值的决定系数R^(2)分别为0.82和0.86,而樟子松样地平均冠幅和树高的决定系数R^(2)分别为0.80和0.84。2)通过与国家林业局颁布的水曲柳、樟子松生物量异速生长方程进行对比得出,当引入树高、冠幅、树冠投影面积和树冠体积作为CAR模型参数时构建的生物量模型拟合效果最优,R^(2)分别为0.83、0.79,相应的均方根误差RMSE分别为18.912和8.120 kg/株。通过最优生物量模型评价指标可以看出,两块样地生物量模型的总相对误差SRE分别为-0.541%和0.311%,平均相对误差MRE分别为0.014%和0.020%以内,而平均相对误差绝对值MARE分别为9.19%和6.95%。3)当引入树冠体积作为变量时,生物量模型的精度明显提高。相比于树高、冠幅作为变量的模型,树冠体积的引入使得水曲柳、樟子松生物量模型的R^(2)分别提高了0.076和0.060,RMSE分别下降6.759和1.386 kg/株。【结论】本研究说明无人机激光雷达点云数据能够通过结合其提取的单木结构参数对森林单木生物量进行估测研究,并能取得较好的拟合优度和较高的预测精度。 展开更多
关键词 无人机激光雷达 点云数据 单木结构参数 生物量模型
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基于地基激光雷达和手持式移动激光雷达的单木结构参数提取精度对比 被引量:21
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作者 范伟伟 刘浩然 +1 位作者 徐永胜 林文树 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期63-74,共12页
【目的】针对人工实测与地基激光雷达(TLS)在林业资源调查中数据获取效率低下的问题,以哈尔滨市城市林业示范基地黑皮油松林为研究对象,综合对比地基激光雷达和手持式移动激光雷达(HMLS)两种扫描方式,为高效的森林资源调查和经营管理提... 【目的】针对人工实测与地基激光雷达(TLS)在林业资源调查中数据获取效率低下的问题,以哈尔滨市城市林业示范基地黑皮油松林为研究对象,综合对比地基激光雷达和手持式移动激光雷达(HMLS)两种扫描方式,为高效的森林资源调查和经营管理提供有效的参考。【方法】利用TLS单站与多站扫描以及HMLS获取研究样地单木点云数据,然后基于点云数据处理软件提取单木结构参数并与实测数据进行匹配,综合对比两种扫描方式的数据获取效率、点云质量以及单木结构参数提取精度。【结果】1)HMLS在扫描高郁闭度黑皮油松林样地时扫描速度大约为27 m^2/min,TLS4站扫描该样地速度为10 m^2/min,扫描速度上HMLS扫描约为TLS多站扫描的3倍。2)TLS4站扫描的胸径处点云数量与单木点云数量远高于HMLS,且HMLS相比于TLS4存在冠层点云缺失的问题,但HMLS相较于TLS数据拥有更好的胸径处切片点云完整度。3)HMLS、TLS单站、TLS4站数据胸径估测结果的R^2分别为0.92、0.84、0.95,HMLS与TLS4站扫描均给出了较好的胸径估测结果,单站TLS扫描估测胸径结果较差。HMLS扫描与TLS单站扫描由于冠层点云扫描不完整导致估测树高和树冠面积的决定系数均小于0.5。TLS4站扫描相较于HMLS扫描在树高和树冠面积的估测精度上有了较大提升,R^2达到了0.7以上。【结论】TLS4站扫描拥有最高的点云数据质量与单木结构参数提取精度,但扫描效率最低,而单站扫描由于遮挡效应单木结构提取精度较低但扫描效率最高;HMLS具有较高的扫描效率与胸径估测精度,但由于冠层点云的缺失在树高和树冠面积等参数的估测精度较低。 展开更多
关键词 地基激光雷达 手持式移动激光雷达 单木结构参数 精度
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融合无人机和地基激光雷达点云数据估测单木结构参数 被引量:10
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作者 丁志文 邢艳秋 +1 位作者 尹伯卿 郭振 《森林工程》 北大核心 2024年第1期142-151,共10页
激光雷达(Light detection and ranging,LiDAR)作为一种主动遥感技术,能够通过发射激光能量并接收返回信息的方式获取森林空间结构信息,然而,单独使用时存在扫描盲区,无法获取完整的森林树木三维点云。为此,提出融合无人机和地基LiDAR... 激光雷达(Light detection and ranging,LiDAR)作为一种主动遥感技术,能够通过发射激光能量并接收返回信息的方式获取森林空间结构信息,然而,单独使用时存在扫描盲区,无法获取完整的森林树木三维点云。为此,提出融合无人机和地基LiDAR点云估测单木结构参数的方法,采用地面特征和树木位置关系的配准方法实现点云融合,并在融合点云数据的基础上提出一种改进的K均值层次聚类分割算法完成单木分割,然后根据基于分割后的单木点云使用轴对齐包围盒算法以及最小二乘拟合圆法分别提取单木树高和胸径,最后通过生物量异速生长方程估测单木生物量。研究结果表明,蒙古栎样地的树高、胸径和单木生物量的决定系数(R^(2))分别为0.84、0.93和0.91,单木结构参数的均方根误差(RMSE)分别为0.75 m、0.96 cm和26.31 kg/株;樟子松样地的树高、胸径和单木生物量的R^(2)分别为0.92、0.96和0.95,相应的均方根误差分别为0.43 m、1.06 cm和26.12 kg/株。融合无人机和地基LiDAR点云为快速完整地获取林木构型信息提供可靠的数据基础,为联合多源激光雷达技术深入林业应用提供有力的技术支撑。 展开更多
关键词 无人机LiDAR 地基LiDAR 点云融合 单木分割 单木结构参数
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基于无人机LiDAR的橡胶树单木地上生物量估测 被引量:4
10
作者 包栎炀 王祥军 +5 位作者 李少达 谭骏祥 黄肖 宋佳倩 贾文惠 吴满意 《热带作物学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期1266-1275,共10页
橡胶树地上生物量是反映橡胶树生产力、固碳能力和碳储量的重要指标,为提高橡胶树单木地上生物量估测的效率和精度,以橡胶树8年生育种试验林为研究对象,采用无人机LiDAR获取林地点云数据,并实测其地上生物量,基于点云数据提取树高、冠... 橡胶树地上生物量是反映橡胶树生产力、固碳能力和碳储量的重要指标,为提高橡胶树单木地上生物量估测的效率和精度,以橡胶树8年生育种试验林为研究对象,采用无人机LiDAR获取林地点云数据,并实测其地上生物量,基于点云数据提取树高、冠幅、树冠投影面积和树冠体积4个单木结构参数,将此4个参数作为预测因子建立橡胶树单木地上生物量估测模型,比较多元非线性回归和随机森林回归2种模型的估测精度,并分别采用五折交叉验证的方法对2种模型的泛化能力和可靠性进行评估。结果表明:(1)在单木分割的基础上由算法提取的树高和冠幅与直接基于点云人工量测的数值存在很好的一致性,2个参数与实测值的Pearson相关系数分别为0.999和0.951,均方根误差(RMSE)分别为0.109 m和0.452 m;(2)树高、冠幅、树冠投影面积和树冠体积等4个单木结构参数与橡胶树实测单木地上生物量相关性显著,其中树冠体积与地上生物量的Pearson相关系数最高,达0.904,4个参数对橡胶树地上生物量都具有良好的解释性;(3)基于4个单木结构参数建立的2种橡胶树单木地上生物量估测模型均能够取得很好的拟合效果,但是随机森林回归模型的表现更优,其决定系数(R^(2))为0.85,估测精度较多元非线性回归模型提高了3.64%,相对均方根误差(rRMSE)为30.90%,较多元非线性回归模型减小2.66%。总体而言,随机森林回归模型的拟合优度更高,泛化能力更强,可以更加准确地估测橡胶树单木地上生物量。 展开更多
关键词 无人机LiDAR 橡胶树 地上生物量 单木结构参数
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利用地面激光扫描数据提取单木结构参数 被引量:5
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作者 尚任 习晓环 +2 位作者 王成 王秀兰 骆社周 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2015年第9期78-81,共4页
针对现有提取单木结构参数的方法精度不高的现状,文章研究利用地面三维激光扫描数据提取单木的高度、胸径和冠幅,特别是将RANSAC算法用于圆拟合,提高了胸径的反演精度。最后利用野外实测数据进行验证,并比较分析了Hough变换和RANSAC算... 针对现有提取单木结构参数的方法精度不高的现状,文章研究利用地面三维激光扫描数据提取单木的高度、胸径和冠幅,特别是将RANSAC算法用于圆拟合,提高了胸径的反演精度。最后利用野外实测数据进行验证,并比较分析了Hough变换和RANSAC算法在提取胸径中的差异。结果表明,本文方法提取的单木参数精度较高;并且无论从相关系数、平均残差还是均方根误差等方面,RANSAC算法提取的胸径精度均高于Hough变换方法。 展开更多
关键词 地面三维激光扫描技术 单木结构参数 点云数据 HOUGH变换 RANSAC
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