基于地基激光数据的林木参数提取及建模分析
发布时间：2022-12-22 00:40
地基激光三维扫描技术（TLS）提供的点云数据可以无损测量林木上部直径,从而提高林木参数提取的精度。采用这一技术可以为林木三维建模、生长研究、森林资源变化监测提供新途径,尤其是基于地基激光数据分析杨树造林密度对测树因子的影响从而优选造林密度,可以为人工林培育选择最佳方案、实现森林可持续经营、合理利用森林资源以缓解森林资源短缺提供科学依据。本研究的方法是基于地基激光数据,利用K均值聚类对点云数据进行林木定位分割并分层次提取林木主干,在树干横断面的点云切片基础上自动提取林木直径、树高参数,为不同造林密度杨树林分提供活立木基础数据;通过测树因子以及削度方程拐点进一步分析不同造林密度林分的造材质量,建立基于地基激光数据的分密度林分收获预估模型。基于地基激光数据和以上研究方法对4种不同造林密度由高到低（株行距配置3m×8m、5m×5m、4.5m×8m、6m×6m）和3种无性系（南林-95杨、南林-797杨、南林-895杨）的杨树实验林进行研究,主要研究结果与结论如下:（1）基于地基激光数据的林木参数自动提取的精度较高。最小二乘法的直径自动提取精度（P）最高达到96%,效果优于Hough变换检测圆方...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 研究内容
1.3 地基激光扫描技术在林业调查中的研究进展
1.3.1 林木参数提取研究进展
1.3.2 林分结构研究进展
1.3.3 单木三维重建研究进展
1.4 基于地基激光数据的测树因子研究进展
1.4.1 基本测树因子研究进展
1.4.2 树干干形研究进展
1.5 造林密度与无性系研究进展
1.5.1 造林密度研究进展
1.5.2 杨树无性系研究进展
第二章 研究区概况与数据来源
2.1 研究区概况
2.2 样地设计
2.3 数据来源
2.3.1 自动提取活立木林木参数数据
2.3.2 人工调查验证数据
2.4 技术路线图
第三章 地基激光扫描林木的原理与方法
3.1 地基激光扫描技术
3.1.1 地基激光扫描仪RIEGLVZ-400i简介
3.1.2 扫描原理
3.2 基于地基激光的样地扫描
3.3 点云数据预处理
第四章 地基激光数据林木参数提取与差异分析
4.1 林木定位与分割
4.2 树干主干提取
4.3 林木参数提取
4.3.1 直径提取
4.3.2 树高提取
4.4 提取结果分析
4.5 双因素方差分析
4.5.1 模型建立
4.5.2 离差平方和分解
4.5.3 统计量F及其分布
4.6 测树因子分析
第五章 林分密度收获模型建立与检验
5.1 树干干形模型
5.1.1 胸高形数与形率关系式模型
5.1.2 削度方程模型
5.2 二元材积表和材种出材率表编制
5.3 模型评价与检验指标
5.3.1 评价指标
5.3.2 检验指标
第六章 结果与分析
6.1 活立木林木参数提取结果分析
6.2 不同造林密度和无性系测树因子分析
6.2.1 胸径、树高差异分析
6.2.2 单株材积差异分析
6.2.3 树干干形差异分析
6.3 不同造林密度树干干形模型研建
6.3.1 胸高形数与形率关系式模型研建
6.3.2 削度方程模型研建
6.3.3 干形拐点分析
6.4 不同造林密度二元材积表、材种出材率表的编制
6.4.1 不同造林密度二元材积表的编制
6.4.2 不同造林密度材种出材率表的编制
6.5 不同造林密度林分蓄积和造材差异
6.5.1 不同造林密度林分蓄积差异
6.5.2 不同造林密度林分出材量差异
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 建议与展望
攻读学位期间发表的学术论文
参考文献
附表一 高密度二元材积表
附表二 低密度二元材积表
附表三 高密度材种出材率表
附表四 低密度材种出材率表
【参考文献】：
期刊论文
[1]刨花楠干形结构分析[J]. 钟全林,黄志强,胡松竹,程建华,张春华. 江西农业大学学报(自然科学). 2002(02)
[2]我国桉树人工林种群密度研究进展[J]. 吕成群,黄宝灵,韦原莲,翟素萍. 林业科技开发. 2003(01)
[3]人工林杨树木材性质与生长培育关系的研究[J]. 刘盛全,江泽慧,鲍甫成. 林业科学. 2001(02)
[4]马尾松造林密度效应研究[J]. 谌红辉,丁贵杰. 林业科学. 2004(01)
[5]杉木林分密度效应研究[J]. 童书振,盛炜彤,张建国. 林业科学研究. 2002(01)
[6]西南桦造林密度与林木生长的关系[J]. 郑海水,黎明,汪炳根,冯益谦. 林业科学研究. 2003(01)
[7]杨树无性系木材基本密度和纤维素含量株内变异[J]. 方升佐,杨文忠. 植物资源与环境学报. 2004(01)
[8]三维激光扫描系统在林业中的应用研究[J]. 邓向瑞,冯仲科,罗旭. 北京林业大学学报. 2005(S2)
[9]初植密度对小黑杨人工林生长和材质的影响以及材质评价模型的建立[J]. 刘杏娥,王小青,江泽慧,任海青,费本华. 北京林业大学学报. 2007(06)
[10]应用LIDAR技术预测林分蓄积量[J]. 冯仲科,杨伯钢,罗旭,韩光瞬,张保钢. 北京林业大学学报. 2007(S2)
博士论文
[1]基于点云数据的树干干形测量[D]. 尤磊.中国林业科学研究院 2016
[2]不同杨树—农作物复合经营模式下凋落物分解的研究[D]. 王意锟.南京林业大学 2012
[3]全国立木生物量方程建模方法研究[D]. 曾伟生.中国林业科学研究院 2011
[4]广西马尾松人工林定向培育关键技术研究[D]. 谌红辉.南京林业大学 2010
[5]LIDAR数据滤波和影像辅助提取建筑物[D]. 罗伊萍.解放军信息工程大学 2010
[6]帽儿山天然次生林树冠结构和空间优化经营[D]. 卢军.东北林业大学 2008
[7]广西桉树工业人工林经营模式研究[D]. 叶绍明.北京林业大学 2007
硕士论文
[1]不同杨树林分密度测树因子分析及材积表研制[D]. 郜昌建.南京林业大学 2017
[2]基于地基激光雷达的不同森林类型单木胸径与树高提取[D]. 陈健.安徽农业大学 2016
[3]基于地面激光扫描数据的树木参数提取研究[D]. 刘金鹏.中国林业科学研究院 2016
[4]造林密度对亚美马褂木无性系生长及材性效应的研究[D]. 李荣丽.广西大学 2015
[5]东北阔叶红松林植物功能性状与功能多样性的地理差异研究[D]. 王晓洁.北京林业大学 2015
[6]三维激光扫描技术在地面沉降监测中的应用研究[D]. 刘博涛.长安大学 2014
[7]基于点云数据的真三维建模方法研究[D]. 李志良.太原理工大学 2014
[8]点云数据的光顺去噪与简化技术的研究与实现[D]. 杜小燕.苏州大学 2009
[9]福建柏人工林经济成熟的研究[D]. 李晨燕.福建农林大学 2007
[10]江苏杨树生长与收获预估模型及其用表编制的研究[D]. 孙圆.南京林业大学 2006
本文编号：3723084
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 研究内容
1.3 地基激光扫描技术在林业调查中的研究进展
1.3.1 林木参数提取研究进展
1.3.2 林分结构研究进展
1.3.3 单木三维重建研究进展
1.4 基于地基激光数据的测树因子研究进展
1.4.1 基本测树因子研究进展
1.4.2 树干干形研究进展
1.5 造林密度与无性系研究进展
1.5.1 造林密度研究进展
1.5.2 杨树无性系研究进展
第二章 研究区概况与数据来源
2.1 研究区概况
2.2 样地设计
2.3 数据来源
2.3.1 自动提取活立木林木参数数据
2.3.2 人工调查验证数据
2.4 技术路线图
第三章 地基激光扫描林木的原理与方法
3.1 地基激光扫描技术
3.1.1 地基激光扫描仪RIEGLVZ-400i简介
3.1.2 扫描原理
3.2 基于地基激光的样地扫描
3.3 点云数据预处理
第四章 地基激光数据林木参数提取与差异分析
4.1 林木定位与分割
4.2 树干主干提取
4.3 林木参数提取
4.3.1 直径提取
4.3.2 树高提取
4.4 提取结果分析
4.5 双因素方差分析
4.5.1 模型建立
4.5.2 离差平方和分解
4.5.3 统计量F及其分布
4.6 测树因子分析
第五章 林分密度收获模型建立与检验
5.1 树干干形模型
5.1.1 胸高形数与形率关系式模型
5.1.2 削度方程模型
5.2 二元材积表和材种出材率表编制
5.3 模型评价与检验指标
5.3.1 评价指标
5.3.2 检验指标
第六章 结果与分析
6.1 活立木林木参数提取结果分析
6.2 不同造林密度和无性系测树因子分析
6.2.1 胸径、树高差异分析
6.2.2 单株材积差异分析
6.2.3 树干干形差异分析
6.3 不同造林密度树干干形模型研建
6.3.1 胸高形数与形率关系式模型研建
6.3.2 削度方程模型研建
6.3.3 干形拐点分析
6.4 不同造林密度二元材积表、材种出材率表的编制
6.4.1 不同造林密度二元材积表的编制
6.4.2 不同造林密度材种出材率表的编制
6.5 不同造林密度林分蓄积和造材差异
6.5.1 不同造林密度林分蓄积差异
6.5.2 不同造林密度林分出材量差异
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 建议与展望
攻读学位期间发表的学术论文
参考文献
附表一 高密度二元材积表
附表二 低密度二元材积表
附表三 高密度材种出材率表
附表四 低密度材种出材率表
【参考文献】：
期刊论文
[1]刨花楠干形结构分析[J]. 钟全林,黄志强,胡松竹,程建华,张春华. 江西农业大学学报(自然科学). 2002(02)
[2]我国桉树人工林种群密度研究进展[J]. 吕成群,黄宝灵,韦原莲,翟素萍. 林业科技开发. 2003(01)
[3]人工林杨树木材性质与生长培育关系的研究[J]. 刘盛全,江泽慧,鲍甫成. 林业科学. 2001(02)
[4]马尾松造林密度效应研究[J]. 谌红辉,丁贵杰. 林业科学. 2004(01)
[5]杉木林分密度效应研究[J]. 童书振,盛炜彤,张建国. 林业科学研究. 2002(01)
[6]西南桦造林密度与林木生长的关系[J]. 郑海水,黎明,汪炳根,冯益谦. 林业科学研究. 2003(01)
[7]杨树无性系木材基本密度和纤维素含量株内变异[J]. 方升佐,杨文忠. 植物资源与环境学报. 2004(01)
[8]三维激光扫描系统在林业中的应用研究[J]. 邓向瑞,冯仲科,罗旭. 北京林业大学学报. 2005(S2)
[9]初植密度对小黑杨人工林生长和材质的影响以及材质评价模型的建立[J]. 刘杏娥,王小青,江泽慧,任海青,费本华. 北京林业大学学报. 2007(06)
[10]应用LIDAR技术预测林分蓄积量[J]. 冯仲科,杨伯钢,罗旭,韩光瞬,张保钢. 北京林业大学学报. 2007(S2)
博士论文
[1]基于点云数据的树干干形测量[D]. 尤磊.中国林业科学研究院 2016
[2]不同杨树—农作物复合经营模式下凋落物分解的研究[D]. 王意锟.南京林业大学 2012
[3]全国立木生物量方程建模方法研究[D]. 曾伟生.中国林业科学研究院 2011
[4]广西马尾松人工林定向培育关键技术研究[D]. 谌红辉.南京林业大学 2010
[5]LIDAR数据滤波和影像辅助提取建筑物[D]. 罗伊萍.解放军信息工程大学 2010
[6]帽儿山天然次生林树冠结构和空间优化经营[D]. 卢军.东北林业大学 2008
[7]广西桉树工业人工林经营模式研究[D]. 叶绍明.北京林业大学 2007
硕士论文
[1]不同杨树林分密度测树因子分析及材积表研制[D]. 郜昌建.南京林业大学 2017
[2]基于地基激光雷达的不同森林类型单木胸径与树高提取[D]. 陈健.安徽农业大学 2016
[3]基于地面激光扫描数据的树木参数提取研究[D]. 刘金鹏.中国林业科学研究院 2016
[4]造林密度对亚美马褂木无性系生长及材性效应的研究[D]. 李荣丽.广西大学 2015
[5]东北阔叶红松林植物功能性状与功能多样性的地理差异研究[D]. 王晓洁.北京林业大学 2015
[6]三维激光扫描技术在地面沉降监测中的应用研究[D]. 刘博涛.长安大学 2014
[7]基于点云数据的真三维建模方法研究[D]. 李志良.太原理工大学 2014
[8]点云数据的光顺去噪与简化技术的研究与实现[D]. 杜小燕.苏州大学 2009
[9]福建柏人工林经济成熟的研究[D]. 李晨燕.福建农林大学 2007
[10]江苏杨树生长与收获预估模型及其用表编制的研究[D]. 孙圆.南京林业大学 2006
本文编号：3723084
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