基于TLS和Landsat8的合肥市环城公园三维绿量估算研究

发布时间：2020-06-30 01:19

【摘要】：近年来,国内外对于改善城市生态环境的主要做法是加大引进绿色植物到城市中,增加立体树冠体积容量,促进城市绿色发展。由于不同植物的特性不一样,致使其树冠体积(三维绿量)存在较大差异,直接影响它们对城市绿色空间的贡献程度。如何在城市中改善绿化结构,增加三维绿量,是相关林业、园林工作者需解决的问题。本文主要以地面三维激光雷达、ArcGIS、GPS、测量技术及其它技术为手段,通过收集、分析合肥市环城公园的影像图和景区平面图等资料,利用三维激光扫系统对树木进行扫描,获取其三维绿量,结合遥感影像估算合肥市环城公园三维绿量总量。首先,对样木和样地进行坐标定位及三维激光扫描,在三维激光软件中进行点云处理,获取完整单木及样地数据,获取单木的冠幅、树高、胸径等测树因子,并与传统测高器、胸径卷尺获取的林木因子进行误差分析;然后,在Matlab环境下,通过编程实现单木及样地第一活枝以上部分点云的体积计算,并与传统方式根据树冠形状对应的体积公式计算的单木体积进行误差分析,构建基于提取林木因子的单木三维绿量模型;最后,以Matlab环境得到的样地树冠体积为因变量,以Landsat8遥感影像提取的相关波段信息为自变量,构建合肥市环城公园三维绿量遥感反演模型,实现环城公园三维绿量总量的估算,结合环城公园树种现状,提出相应的树种配置模式,为环城公园绿色空间提升提供参考依据。主要研究结果如下:(1)把传统外业测量的林木因子与三维激光软件提取的林木因子对比分析,得到的相对误差均在5%以下;把通过传统的树形公式计算出单木的树冠体积(即三维绿量),以及通过三维激光等一系列软件计算出来的三维绿量进行对比分析,发现除龙柏(Sabina chinensis)、棕榈(Trachycarpus fortunei)、黑松(Pinus thunbergii Parl.)、落羽杉(Taxodium distichum)等枝叶较密的树木,其他树木的平均相对误差值为4.90%,满足林业上的误差要求。(2)提出一种“点云投影与格网分割及匹配”的方法,通过Matlab编程实现单株与样地的树冠体积计算,与传统方式根据树冠形状对应的体积公式计算的单木体积进行误差分析。以HD_3LS_SCENE软件提取出来的冠高、冠幅、胸径等因子为自变量,以Matlab计算的单木树冠体积为因变量,分别构建单木阔叶树、针叶树三维绿量模型,阔叶树的三维绿量估算模型为:V阔叶树=-231.917+39.558X1+9.752X2+3.762X3(V_(阔叶树)是单木阔叶树的三维绿量;X_1、X_2、X_3分别是树木的冠径、冠高、胸径);得到的单木针叶树的三维绿量估算模型为:V针叶树=-121.054+28.837X1+6.892X2+0.282X3(V_(针叶树)是单木阔叶树的三维绿量;X_1、X_2、X_3分别是树木的冠径、冠高、胸径)。通过检验样本对模型进行验证,精度达到90%以上。(3)选择2017年夏季时相空间分辨率为15m的全色波段和空间分辨率为30m的多光谱波段的Landsat 8作为遥感影像数据源,结合GPS坐标和Google Earth遥感影像等辅助数据,采用监督分类和目视解译相结合的方法对合肥市环城公园的植被信息进行分类与提取,结果显示:总体分类精度达到83.4862%,总体Kappa指数达到0.7594。选择与植被相关的波段及波段组合为因子变量,利用多元统计分析等方法进行变量筛选,构建合肥市环城公园三维绿量遥感反演模型为:'V=251.339+0.490*BBlue-0.832*BNr+0.658*BRed+2.529*BSWIR1-2.597*BSWIR2。(V'是林分三维绿量,B表示的各个波段)。通过验证样本对模型进行检验,精度在85%以上。结合遥感分类结果,得到合肥市环城公园三维绿量总量为20914137.5m~3。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S731
【图文】：

图 1.1 三维激光扫描技术原理图Fig 1.1 3D laser scanning technology schematic表 1.1 三维激光扫描仪主要部件及功能表

合肥市环城公园景区平面图

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 胡雨佳;;车载激光扫描技术研究与应用现状[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2014年03期

2 谢丽琼;邓星晗;;绿量的研究进展[J];林业调查规划;2013年05期

3 白成军;吴葱;张龙;;全系列三维激光扫描技术在文物及考古测绘中的应用[J];天津大学学报(社会科学版);2013年05期

4 王佳;杨慧乔;冯仲科;;基于三维激光扫描的树木三维绿量测定[J];农业机械学报;2013年08期

5 邢达;;浅谈植物景观配置[J];现代园艺;2013年06期

6 钱晨;;《美国大城市的死与生》对我国城市绿地规划的启示[J];安徽建筑;2012年06期

7 陈婧;邓一兵;;基于ETM+遥感影像水体信息提取方法探讨[J];测绘与空间地理信息;2011年01期

8 方群莉;周国艳;;合肥市居住区雨水利用模式选择[J];住宅科技;2010年11期

9 吴云平;张斌;;安徽省烟叶生产现状及发展对策[J];现代农业科技;2010年17期

10 刘红伟;邵昌浩;;基于三维激光扫描仪数据提取三维绿量的研究现状及前景展望[J];安徽农业科学;2010年24期

相关博士学位论文 前7条

1 马晓瑞;基于深度学习的高光谱影像分类方法研究[D];大连理工大学;2017年

2 黄广远;北京市城区城市森林结构及景观美学评价研究[D];北京林业大学;2012年

3 李U

本文编号：2734641