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无人机载激光雷达人工林单木分割算法研究

激光与红外 2022年第5期52卷 757-762页

作者：于海洋冯思伟申洋洋刘鹏河南理工大学自然资源部矿山时空信息与生态修复重点实验室河南焦作454003 河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454003

为充分发挥单木分割算法的应用潜力,实现单木位置的精准定位和树冠的精确划分,利用无人机载激光雷达点云数据,根据优势树种和林分密度差异选取四块人工林样地,使用单木探测率P、探测准确率R和总体精度F评价分水岭分割算法、特征点决策... 详细信息

为充分发挥单木分割算法的应用潜力,实现单木位置的精准定位和树冠的精确划分,利用无人机载激光雷达点云数据,根据优势树种和林分密度差异选取四块人工林样地,使用单木探测率P、探测准确率R和总体精度F评价分水岭分割算法、特征点决策树算法和邻域增长算法以及点云聚类分割算法的分割精度,通过改变栅格分辨率及点云密度,进行单木分割效果的敏感性分析。结果表明:1)四种算法分割结果较好,总体F值达到0.89,R值总体为0.85,P值总体为0.94。林分稀疏的样地比林分密集样地分割精度更高,分水岭算法分割单木精确性和适应性最好;2)选择合适的CHM分辨率有助于提高单木分割精度,栅格分辨率为0.3 m×0.3 m时基于CHM分割算法分割结果均为最好;3)随着点云密度的降低,点云聚类分割算法分割精度降低。当点云密度为100%(65 pts·m^(-2)),F值为0.77,点云密度为10%(6.5 pts·m^(-2)),F值为0.58,F值降低0.19。

关键词：无人机载激光雷达人工林单木分割栅格分辨率点云密度

融合地基与无人机载激光雷达的叶面积指数估算

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东北林业大学学报 2022年第12期50卷 51-59页

作者：朴津欣于颖范文义东北林业大学哈尔滨150040

以黑龙江省帽儿山林场的针阔混交林、针叶纯林两块样地为研究对象,基于地基激光雷达、无人机载激光雷达数据及两者融合数据,采用点云体素化理论、贝尔定律以及多元线性回归法估算森林叶面积指数,探究融合数据对估算叶面积指数结果的影... 详细信息

以黑龙江省帽儿山林场的针阔混交林、针叶纯林两块样地为研究对象,基于地基激光雷达、无人机载激光雷达数据及两者融合数据,采用点云体素化理论、贝尔定律以及多元线性回归法估算森林叶面积指数,探究融合数据对估算叶面积指数结果的影响。结果表明:两种林分类型样地通过无人机载激光雷达数据体素法估算有效叶面积指数精度较低(R^(2)分别为0.76、0.75,均方根误差分别为0.83、0.97),均方根误差较大;地基激光雷达数据体素法、无人机载激光雷达数据贝尔定律分别估算针叶纯林有效叶面积指数(R^(2)=0.79,均方根误差=0.69;R^(2)=0.78,均方根误差=0.55)均优于针阔混交林对应的估算结果(R^(2)=0.74,均方根误差=0.63;R^(2)=0.75,均方根误差=0.66);融合数据体素法(R^(2)=0.84,均方根误差=0.54)与多元回归分析法(R^(2)=0.86,均方根误差=0.62)估算针阔混交林真实叶面积指数精度均较高,但多元回归分析法的优势为估算的真实叶面积指数;以不同采样率对融合数据进行抽稀并采用体素法估算叶面积指数,当采样率为0.8时估算精度最高,R^(2)=0.93,均方根误差=0.63。综上可见,融合数据能够弥补单一激光雷达数据获取林分信息不完全的缺陷,可以更充分的展现林分三维信息,提高估算叶面积指数的精度,但融合数据会造成数据冗余,以0.8采样率对融合数据进行抽稀后估算叶面积指数估算精度最高。

关键词：地基激光雷达无人机载激光雷达叶面积指数体素法点云抽稀

融合地基与无人机载激光雷达估算森林叶面积指数

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融合地基与无人机载激光雷达估算森林叶面积指数

作者：朴津欣东北林业大学

学位级别：硕士

激光雷达技术可以直接获取地物三维信息,在反演森林参数方面具有独特优势,其中叶面积指数是关键的植物学参数和对森林的评价指标,能够描述碳及水分通量的变化,估算叶面积指数对生态研究具有重要意义。本文以黑龙江省帽儿山林场的两块样... 详细信息

激光雷达技术可以直接获取地物三维信息,在反演森林参数方面具有独特优势,其中叶面积指数是关键的植物学参数和对森林的评价指标,能够描述碳及水分通量的变化,估算叶面积指数对生态研究具有重要意义。本文以黑龙江省帽儿山林场的两块样地为研究对象,样地林分类型分别为针阔混交林、针叶纯林。基于地基激光雷达、无人机载激光雷达及两者融合数据,采用点云体素化理论、贝尔定律以及多元线性回归法估算森林叶面积指数,并以不同采样率对融合数据进行抽稀,根据抽稀后的融合数据估算有效叶面积指数,探究不同采样率对估算叶面积指数结果的影响。结果表明:1)基于地基激光雷达数据体素法对针叶纯林和针阔混交林两种林分类型样地有效叶面积指数的估算精度分别为R=0.79,RMSE=0.69、R=0.74,RMSE=0.63。2)基于无人机载激光雷达数据根据体素法对针叶纯林和针阔混交林两种林分类型样地有效叶面积指数的估算精度分别为R=0.76,RMSE=0.83、R=0.75,RMSE=0.97,均方根误差较大,估算结果不理想;根据贝尔定律对针叶纯林和针阔混交林两种林分类型样地有效叶面积指数的估算精度分别为R=0.78,RMSE=0.55、R=0.75,RMSE=0.66,该方法优于体素法。两种方法针叶纯林的叶面积指数估算精度均高于针阔混交林的叶面积指数估算精度。3)基于融合数据体素法估算针阔混交林有效叶面积指数的精度为R=0.84,RMSE=0.54,多元回归分析法估算真实叶面积指数的精度为R=0.86,RMSE=0.62,结果较好。以不同采样率对针阔混交林融合数据进行抽稀并采用体素法估算有效叶面积指数,结果表明当采样率为0.8时估算有效叶面积指数精度最高(R=0.93,RMSE=0.63)。综上可见,激光雷达数据可以有效估算叶面积指数,且融合数据能够弥补单一类型激光雷达数据获取林分信息不完全的缺陷,可以更充分的展现林分三维信息,提高估算叶面积指数的精度,但融合数据会造成数据冗余,增大计算量,以0.8采样率对融合数据进行抽稀后估算有效叶面积指数估算精度最高。

关键词：地基激光雷达无人机载激光雷达叶面积指数体素法点云抽稀

林业资源调查中无人机载激光雷达技术的应用探析

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农村科学实验 2023年第1期 79-81页

作者：许春林广西壮族自治区国有雅长林场广西百色533000

林业资源调查中,科学技术发展得到了显著的提升,在林业资源调查中为该县工作提供了多样化的技术支持与参考依据。无人机载及挂钩雷达技术作为创新型技术之一,在林业资源调查中,该项技术的作用较为广泛,具有显著的特点与优势。通过利用... 详细信息

林业资源调查中,科学技术发展得到了显著的提升,在林业资源调查中为该县工作提供了多样化的技术支持与参考依据。无人机载及挂钩雷达技术作为创新型技术之一,在林业资源调查中,该项技术的作用较为广泛,具有显著的特点与优势。通过利用该项技术,可直接采集地面的三维数据信息,因此作为重要的数据支持,实现林业资源估算与调查工作的落实,在调查林业资源中,该项技术被广泛应用。基于此,本文针对激光雷达系统的构成进行深入分析,探究林业资源调查中无人机载及挂钩雷达技术的具体应用,根据应用实验提出相应的结论,望为相关人员提供参考借鉴。

关键词：林业资源调查无人机载激光雷达应用

基于无人机载激光雷达技术的农村地籍调查测量

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测绘与空间地理信息 2023年第9期46卷 175-178页

作者：林莹锋浙江省测绘科学技术研究院浙江杭州311100

随着我国对农村工作越来越重视,各种涉及农村建设与管理的工作都在不断推进,农村不动产权籍调查工作是其中尤为重要的一项工作。农村不动产权籍调查工作历来都是时间紧、任务重,并且对于数据成果的要求也很高。为了提高农村不动产权籍... 详细信息

随着我国对农村工作越来越重视,各种涉及农村建设与管理的工作都在不断推进,农村不动产权籍调查工作是其中尤为重要的一项工作。农村不动产权籍调查工作历来都是时间紧、任务重,并且对于数据成果的要求也很高。为了提高农村不动产权籍调查的工作效率,本文使用无人机载激光雷达技术对农村房地一体不动产权籍建模测量。选择某一测区作为试验区域进行相关试验,结果表明基于无人机载激光雷达技术采集的点云数据三维可视化效果较好,通过点云数据进行地籍测量的方式较传统测绘方式在提高生产效率的前提下保证了测绘精度,具有良好的应用效果。

关键词：地籍调查无人机载激光雷达点云精度检验

无人机载激光雷达在山区地形图测绘中的应用研究

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内蒙古煤炭经济 2021年第15期 16-17页

作者：黄庭珠黄楠江西省地质局测绘大队江西南昌330001

无人机载激光雷达系统作为综合性空间测量系统,由无人机搭载激光扫描仪、GPS接收机、数码相机和控制单元等组成,应用在地形图测绘中具有降低测绘作业事故发生概率、提高测绘效率和精度等优势。鉴于此,为提高地形图测绘工作整体效果,本... 详细信息

无人机载激光雷达系统作为综合性空间测量系统,由无人机搭载激光扫描仪、GPS接收机、数码相机和控制单元等组成,应用在地形图测绘中具有降低测绘作业事故发生概率、提高测绘效率和精度等优势。鉴于此,为提高地形图测绘工作整体效果,本文从山区地形图测绘工作的影响因素入手,在分析无人机载激光雷达特点的基础上,就山区地形图测绘中无人机载激光雷达的具体应用进行研究,旨在促进无人机载激光雷达与地形图测绘工作的融合发展,为我国地形图测绘事业的健康、创新发展提供技术支持。

关键词：无人机载激光雷达山区地形图测绘应用

基于无人机激光雷达遥感的亚热带常绿阔叶林群落垂直结构分析

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生态学报 2020年第3期40卷 940-951页

作者：解宇阳王彬姚扬杨琅高媛张志明林露湘云南大学生态学与环境学院暨云南省高原山地生态与退化环境修复重点实验室昆明650091 北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院深圳518055 西南林业大学环境修复与健康研究院昆明650224 中国科学院西双版纳热带植物园热带森林生态学重点实验室昆明650223

森林植被高度与树木分布格局是植物群落重要结构特征,也是计算森林生物量分布的重要参数。传统的森林群落调查方法耗费大量人力物力难以进行较大尺度的群落结构测量,而一般的遥感影像也难以获得精确的地形信息及垂直结构。近年来激光雷... 详细信息

森林植被高度与树木分布格局是植物群落重要结构特征,也是计算森林生物量分布的重要参数。传统的森林群落调查方法耗费大量人力物力难以进行较大尺度的群落结构测量,而一般的遥感影像也难以获得精确的地形信息及垂直结构。近年来激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)技术快速发展,能够较好的进行植被三维特征的提取并被广泛应用于森林生态系统检测模拟。且随着无人机低空摄影技术的发展催生的无人机激光雷达(UAV-Lidar)更增加了激光雷达的灵活性以及获取较大范围植被冠层信息的能力。而受限于激光的穿透性以及不同植被类型郁闭度的影响,该技术的应用多局限于在针叶林群落的垂直结构研究,而在常绿阔叶林的研究中应用较少。为探究现有无人机激光雷达设备及垂直结构提取分析技术应用于常绿阔叶林的可行性,利用无人机载激光雷达遥感技术对哀牢山中山湿性常绿阔叶林3块面积1hm^2的样地进行基于数字表面模型以及数字地表高程模型做差得到树冠高度模型测量的植被冠层高度、基于局部最大值法进行单木位置提取并使用Clark-Evans最近邻体分析方法进行样地内高大乔木分布格局的计算。分析结果显示,植被高度提取精度平均大于95%,与地表实测的植被高度值拟合度较高,相关系数R^2介于0.833-0.927之间;3个样地冠层高度平均值分别为18.79、19.08、17.03 m,标准差分别为8.10、7.34、7.17 m。单木探测百分比平均86.3%,用户精度以及生产者精度平均分别为75.69%和65.15%。实测得出三个样地全部高大乔木空间分布格局均为聚集分布,而激光雷达测量结果显示为随机分布或均匀分布。实验显示基于无人机激光雷达技术能够很好地提取植被冠层高度信息并能够较好地获取树木位置,但对于树木空间分布格局判定的准确性有待于进一步探索。未来研究应从多角度对激光雷达测量造成的误差原因予以分析(如环境因素),并进一步研究更为精确的单木提取以及植被高度提取方法,为通过无人机激光雷达测算森林生物量及各种生态过程提供更加精准的指标数据。

关键词：无人机载激光雷达常绿阔叶林垂直结构冠层高度树木分布格局

无人机载LiDAR测绘大比例尺地形图关键技术探讨

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山西能源学院学报 2023年第4期36卷 97-99页

作者：田正杰王小美付红云山西能源学院山西太原030006

大比例尺地形图测绘是国家基础测绘及各种工程测绘项目的核心任务,目前主要采用传统航测或常规人工测量方法完成。文章针对传统航测方法在植被茂密区较难准确采集到地面特征点、常规人工测量方法效率低下较难满足项目工期要求的问题,采... 详细信息

大比例尺地形图测绘是国家基础测绘及各种工程测绘项目的核心任务,目前主要采用传统航测或常规人工测量方法完成。文章针对传统航测方法在植被茂密区较难准确采集到地面特征点、常规人工测量方法效率低下较难满足项目工期要求的问题,采用无人机载LiDAR测量方法,设计出一套合理的、科学的、满足大比例尺地形图测绘精度要求的技术方案,可有效解决以上问题,提高测图精度和作业效率。

关键词：无人机载激光雷达大比例尺地形图数字高程模型正射影像图数字线画图

多种测绘技术对同一土方量算方法研究及精度分析

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城市勘测 2022年第2期 110-114页

作者：太浩宇夏永华昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南高校高原山区空间信息测绘技术应用工程研究中心云南昆明650093

土方量算在新兴技术的发展下数据获取与量算方式多种多样,土方量算精度参差不一。文章阐述了通过传统测绘、无人机倾斜摄影测量与无人机载激光雷达扫描对同一土方进行数据采集,不同测绘方式数据采集方法。采用南方Cass、Cass3D、Context... 详细信息

土方量算在新兴技术的发展下数据获取与量算方式多种多样,土方量算精度参差不一。文章阐述了通过传统测绘、无人机倾斜摄影测量与无人机载激光雷达扫描对同一土方进行数据采集,不同测绘方式数据采集方法。采用南方Cass、Cass3D、Context Capture、DP-Modeler和CoProcess多种数据处理软件进行土方量算,分析不同数据不同计算方法土方量算精度。分析结果表明:利用无人机倾斜摄影测量技术与无人机机载激光雷达扫描技术有效简化了外业数据采集流程,数据处理土方量算以2.5 m边界采样间距DTM法土方量算精度准确;植被剔除倾斜三维模型与地面点分类后点云模型直接量算法能快速高效地获取土方量并满足土方量算规范。

关键词：土方 RTK 倾斜摄影无人机载激光雷达精度分析