基于三維激光點云數據獲取樹木幾何參數的研究

王天罡，賈紅波，梁兵琳，張麗華，李 虹，朱佳琦

(1.北京市京西林場，北京 102300；2.北京市林業勘察設計院，北京 100029)

單木樹高、樹種、冠幅及單木位置是森林資源調查的重要因子。傳統林業調查方法工作量大，強度高，周期長。隨著林業信息技術的高速發展，森林調查的技術手段日臻完善，無人機遙感系統具有機動、快速、分辨率高、適用范圍廣等優點，適合林業調查的工作要求，能增強林業調查工作能力，同時相較于衛星和航空遙感技術，不僅購買及維護成本相對較低，對操作人員的技能要求也不太高[1]。激光雷達技術能夠同時獲取森林冠層表面的水平和垂直結構信息，基于高密度的激光雷達點云不僅能夠獲取林分尺度森林參數，還能提取單木尺度的森林參數。利用無人機Demetrios等[2]對多樣性豐富的雨林進行樹高測量，李亞東等[4]估測了森林蓄積,樹高及冠幅提取精度近90%。楊坤等[3]利用高分辨率影像進行了樹木高度提取，發現法桐的測高精度明顯高于圓柏，Andersen等[5]利用點云技術建立樹木模型，繪制了單木高度及冠幅圖。

本研究采用大疆六翼無人機搭載激光雷達及云臺相機，通過獲得地面DEM、三維點云數據和專業軟件，進行數據處理分析，獲取單株樹木點云，從而確定樹木位置、株數、樹高、樹冠直徑等信息，并與實測值比較，以確定該方法的可行性。

1 研究區概況

試驗地京西林場木城澗分場位于北京市西部，東經115°40′～116°38′，北緯39°40′～40°10′，森林植被覆蓋度高，垂直分布明顯。天然林樹種主要有栓皮櫟(Quercusvariabilis)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、山楊(Populusdavidiana)。……