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福建重要生态功能区单木参数提取研究

海峡科学 2023年第11期 17-22页

作者：冯娟林彬买吾拉夏·木巴热克张煜娴昌吉州气象局新疆昌吉831100 平潭综合实验区气象局福建平潭350400 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 福建省气象科学研究所福建福州350001

以福建省上杭白砂国有林场、云霄园岭国有林场为研究对象,利用机载LiDAR和无人机多光谱数据,运用分水岭分割方法提取不同树种单木树冠信息,并验证提取精度。结果表明,不同分辨率CHM的单木分割结果不同,以0.4 m分辨率进行分割的效果较好... 详细信息

以福建省上杭白砂国有林场、云霄园岭国有林场为研究对象,利用机载LiDAR和无人机多光谱数据,运用分水岭分割方法提取不同树种单木树冠信息,并验证提取精度。结果表明,不同分辨率CHM的单木分割结果不同,以0.4 m分辨率进行分割的效果较好,此时桉树、杉木、马尾松的F测度分别为87.6%、75.8%和74.6%;采用多光谱数据与机载LiDAR数据相结合的方式所提取的冠幅精度更高,且桉树与杉木的提取精度高于马尾松,估测精度在85%以上;融合无人机多光谱数据与机载雷达两种数据源可发挥二者的优势,提高单木树冠的提取精度。

关键词：单木参数提取 CHM 多光谱数据 LiDAR

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基于机载LiDAR数据的单木参数提取研究

测绘与空间地理信息 2023年第10期46卷 128-131,136页

作者：李国金大连市规划测绘事务服务中心辽宁大连116000

在林业资源清查中,传统的外业测量方法存在效率低、成本高、数据更新慢等问题。机载激光雷达凭借激光的穿透性与空间三维信息的优势,可以快捷、高效地得到单木的树高、冠幅等参数。但因上部冠层遮挡,机载激光雷达不能很好地取得单木的... 详细信息

在林业资源清查中,传统的外业测量方法存在效率低、成本高、数据更新慢等问题。机载激光雷达凭借激光的穿透性与空间三维信息的优势,可以快捷、高效地得到单木的树高、冠幅等参数。但因上部冠层遮挡,机载激光雷达不能很好地取得单木的胸径参数,可以通过建立反演模型,由已知数据估测未知数据,从而得到单木的胸径。本文将分别探讨从基于冠层高度模型的单木分割方法(下简称FCHM)和基于归一化点云的单木分割算法(下简称FNPC)中提取单木树高、冠幅、胸径等参数的方法,并建立相应的反演模型。

关键词：反演模型 LiDAR数据单木参数提取单木分割

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基于无人机影像的单木参数信息提取研究

基于无人机影像的单木参数信息提取研究

作者：成竺欣北京林业大学

学位级别：硕士

无论是生态学还是林业,对森林结构信息的需求都很高。传统的生物量估算方法,如砍伐和称重,通常用于精确测算生物量,并且是昂贵和耗时的。因此,非破坏性的方法越来越多的用于生物量测算,如遥感应用、激光雷达等。然而,这些方法的准确性... 详细信息

无论是生态学还是林业,对森林结构信息的需求都很高。传统的生物量估算方法,如砍伐和称重,通常用于精确测算生物量,并且是昂贵和耗时的。因此,非破坏性的方法越来越多的用于生物量测算,如遥感应用、激光雷达等。然而,这些方法的准确性不如破坏性的方法高。因此,为了寻找一种能够适当平衡精度与效率之间关系的无创生物量估算方法,该文基于无人机摄影测量技术及树木定量结构模型,提出了一种能够进行精确树木三维重建与生物量估测的研究方案。该研究旨在探讨无人机点云应用于单株树木三维重建的可行性。为了测试无人机影像的树木建模性能,总计对研究区内230棵古树名木,38个树种进行了空中摄影,并随后进行了树木建模。为了获取无人机数据采集的最佳角度,飞行是在换叶季节进行,使用了不同的倾斜相机角度。之后对单木点云进行了噪点过滤、点云预处理,并完成了对树木分支结构的几何重建。这种重建是基于定量结构树木模型的,它是精确模拟树的分支结构、几何形状的几何模型,可用于进行树木三维结构信息提取,树木生物量的计算。该研究将无人机点云和定量结构模型估测的胸径与实测数据进行了对比,并将基于定量结构模型的生物量估测与基于实测数据的生物量估测进行了精度比较。研究中发现,树木的点云生成密度随着相机倾斜角度的增加而增加。无人机点云胸径提取的相对均方根误差为9.62%,从定量结构模型两种树干拟合方法中胸径提取的相对均方根误差分别为6.19%和5.86%。以定量结构模型生成的材积为基础的生物量估测比参考数据偏低34.97%,以其提取的胸径和异速生长方程为基础的生物量估测比参考数据偏低27.01%。实验验证表明,密集的冠层结构减弱了对于无人机影像对于树木的三维建模能力。在此种条件下,可采用改进飞行路径、进行重复性飞行或者寻找替代的建模策略来改善定量结构模型的建模性能。该研究观测精度可满足我国林业调查的需求,有助于利用无人机进行快速参数提取和生物量估测,可用于基于卫星或实测数据的生物量估测的校准和验证,具有较好的推广前景。

关键词：无人机影像点云定量结构模型单木参数提取

基于手持激光雷达与架站激光雷达的林木调查对比研究

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绿色科技 2024年第16期26卷 273-280页

作者：岳元征邓愫愫余世超刘航浙江农林大学环境与资源学院、碳中和学院浙江杭州311300

为验证手持LiDAR和架站LiDAR在不同林地类型条件下的适用性,提高森林资源调查的效率与精度。以浙江农林大学周边林地为研究区域,根据地形坡度、林下灌木情况,以及林分密度等因素设置3块代表性样地,综合对比两种扫描方式的时间效率、所... 详细信息

为验证手持LiDAR和架站LiDAR在不同林地类型条件下的适用性,提高森林资源调查的效率与精度。以浙江农林大学周边林地为研究区域,根据地形坡度、林下灌木情况,以及林分密度等因素设置3块代表性样地,综合对比两种扫描方式的时间效率、所获点云质量、单木分割与参数提取的精度。结果表明:手持LiDAR扫描时间效率为架站LiDAR的2倍以上,但所得单木点云表现出较大的噪点;缓坡地形条件下,基于架站LiDAR获取的点云数据,80%以上的单木胸径闭合度大于等于50%,高于手持LiDAR;相同样地条件下,基于两种扫描方式所得点云单木自动分割精度趋于一致,均在75%以上;架站LiDAR点云数据提取胸径的均方根误差(1.499~1.774 cm)小于手持LiDAR,而架站LiDAR点云数据提取树高的均方根误差(1.439~1.953 m)大于手持LiDAR。手持LiDAR和架站LiDAR对于单木参数提取均具有较好的效果,其中手持LiDAR扫描效率高但精度略低于架站LiDAR,架站LiDAR点云数据能更有效地反映树木形态,但作业效率较低。

关键词：手持LiDAR 架站LiDAR 单木分割单木参数提取

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基于无人机倾斜航空影像的树冠体积测算方法

农业工程学报 2019年第1期35卷 90-97页

作者：于东海冯仲科甘肃省测绘工程院兰州730000 甘肃省应急测绘工程研究中心兰州730000 北京林业大学精准林业北京市重点实验室北京100083

树冠是结构复杂的不规则体,对树冠体积的精确测定一直是树木测量研究中的难点问题。该文以消费级多旋翼无人机对目标树木进行倾斜摄影获取的多角度航空影像为基础,通过空三加密处理生成目标树木的三维点云模型;用等高线法分割树冠点云,... 详细信息

树冠是结构复杂的不规则体,对树冠体积的精确测定一直是树木测量研究中的难点问题。该文以消费级多旋翼无人机对目标树木进行倾斜摄影获取的多角度航空影像为基础,通过空三加密处理生成目标树木的三维点云模型;用等高线法分割树冠点云,并确定树冠最优分割层数;用投影法对点云数据进行转化,并选取测算点计算树高和树冠任意横截面积;对分割后各规则体的体积进行累加获得树冠体积。结果表明:8棵目标树木的树高测算值相对误差为1.46%～4.10%,平均相对误差为2.88%;树冠体积测算值的相对误差为6.95%～12.39%,平均相对误差为9.42%;精度均可满足林业调查中对于树高和树冠体积测量结果的要求。利用无人机倾斜航空影像建立单木的三维点云模型并进行树冠体积测算的方法是可行且有效的,该方法可为研究单木树冠几何参数的提取提供参考。

关键词：无人机图像处理林业倾斜摄影点云数据单木参数提取树冠体积

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