基于TLS的白桦单木结构参数提取与木材性质预测研究

发布时间：2022-01-13 11:05

　　我国大小兴安岭林区的森林资源十分丰富,是我国重要的林业基地。然而,由于过去自然因素和人为因素的共同干扰破坏,大小兴安岭的活立木总蓄积量和林地面积大幅减少,林业资源已发生巨大变化,森林生物多样性显著下降,林分结构不合理,森林稳定性减弱,导致该地区形成了大面积的次生林。本论文利用地面三维激光扫描（TLS）技术来预测和评价次生林木材材性,对木材的材性分析和评价有借鉴价值,为其经营管理提供了一种新的手段和方法,进而为指导该地区的次生林的诱导改造、恢复与重建以及木材的加工利用提供理论依据。本研究的主要内容如下:（1）应用地面三维激光扫描仪,在大小兴安岭地区的4块白桦次生林样地进行单木扫描,对扫描后树干点云进行分层处理并设置阈值;运用Hough变换算法提取单木位置与胸径,利用树干生长方向得到树高与冠幅;运用回归分析对算法估计值和实测值进行拟合,判断算法的准确性;利用体元模拟法与传统体积计算方法分别估测树冠体积,分析两种算法的差异。结果表明:4块样地的单木识别率平均为86.5%;4块样地的单木胸径、树高、冠幅估测的决定系数（R2）,分别为0.82、0.79、0.83;利用体元模拟法与传统树冠体积计算... 

【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

带有噪点(红色)的原始点云

２单木结构参数的提取程中不断对拼接的误差进行优化；如果系统自动确定的行位置确定。在扫描过程中，由于环境因素，如空气中生位移、树干本身的形状及纹理因素和仪器自身产生的器接收的激光回波脉冲形状与发射的不一致，由此数据拼接后，需要去除非树木点及噪点。由于处理后的点云进行简化，在不影响后续处理精度的情况下去除描的４块样地处理后的数据，均抽稀掉二分之一的点云

有范围内的点云到圆心距离的平均值，将其设为这层圆的半径。??获取到每层的圆心与半径后，可取１．３？１．４ｍ处检测的圆直径即为胸径。原始胸径??处点云与Ｈｏｕｇｈ变换后的胸径点云如图２－４所示。??ｉｆ?＼??（ａ）胸径处的原始点云?（ｂ）?Ｈｏｕｇｈ变换后胸径处点云??阁２－４胸径处原始点云与Ｈｏｕｇｈ变换后胸径处点云图像??２．１．５单木树高提取??根据Ｈｏｕｇｈ变换检测得到多层树干处的圆心，可以拟合出一条直线，提取距离直线??一定范围内的点云，得到单木点云数据，并在此基础上进行树高提取（见图２－５），艮Ｐ：??对点云数据进行垂直方向上的分层，厚度为〇．ｌｍ，遍历每层的点云数量，自下而上进??行计算，若第ｋ层开始，连续３层的点云数量均小于１０，则树高Ｈ＝０．１＊ｋ。??－ＩＩ?－??

【参考文献】：
期刊论文
[1]三维激光扫描点云数据处理及建模研究[J]. 杨明珠,董燕.  价值工程. 2017(12)
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[3]小兴安岭用材林土壤肥力综合评价及评价方法比较[J]. 张甜,朱玉杰,董希斌.  东北林业大学学报. 2016(12)
[4]基于地基激光雷达的亚热带森林单木胸径与树高提取[J]. 刘鲁霞,庞勇,李增元.  林业科学. 2016(02)
[5]基于地面Lidar的树冠体积和表面积测量方法研究[J]. 谢鸿宇,赵耀龙,杨木壮,李长辉,李展聪,宋爽,邓洁茹.  中南林业科技大学学报. 2015(04)
[6]基于立方体格网法的树冠体积计算与预估模型建立[J]. 樊仲谋,冯仲科,郑君,樊江川,闫飞,邱梓轩.  农业机械学报. 2015(03)
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[8]大兴安岭低质阔叶混交林不同改造模式综合评价[J]. 宋启亮,董希斌.  林业科学. 2014(09)
[9]基于车载LiDAR数据的单株树提取[J]. 杨莎莎,李永强,李框宇,毛杰.  测绘工程. 2014(08)
[10]一种基于三维激光点云数据的单木树冠投影面积和树冠体积自动提取算法[J]. 徐伟恒,冯仲科,苏志芳,胥辉,焦有权,邓欧.  光谱学与光谱分析. 2014(02)

博士论文
[1]基于遥感技术的小黑杨木材产量和质量预测[D]. 王小青.中国林业科学研究院 2007
[2]基于遥感技术预测小黑杨人工林木材性质的研究[D]. 刘杏娥.中国林业科学研究院 2005

硕士论文
[1]华西雨屏区天然次生林及其人工更新后不同植被类型土壤微生物和酶活性研究[D]. 李小清.四川农业大学 2014
[2]尾巨桉木材解剖特性和物理力学性质及其变异的研究[D]. 苌姗姗.中南林业科技大学 2006



本文编号：3586300