基于TLS数据的单木结构参数提取与建模分析开题报告

全文总字数：1197字

1. 研究目的与意义

森林是整个生物圈生态系统中规模最大、结构最为复杂的一种生态系统，在陆地生态系统中处于主导地位，具有涵养水源、调节气候、制造氧气等一系列不可替代的作用。因此对森林展开调查研究具有巨大的经济社会和生态意义。

森林结构参数包括树高、胸径、上部直径、冠幅等，是研究森林生态系统生物物理过程的基本参数。将获取得到的胸径、树高等参数通过一定的经验方程计算求得蓄积量。利用TLS数据测量森林结构参数不仅省时省力，提高工作效率，而且具有较高的精度，目前已经成为快速有效获取森林结构参数的常用方法之一。

2. 国内外研究现状分析

近年来，国内外研究人员开始探索基于地基激光雷达数据的森林结构参数提取方法，特别是在单木参数提取算法方面的研究。

比如刘鲁霞,庞勇,李增元等，用地基激光雷达提取单木结构参数；何桂珍,杨军用三维激光扫描技术在提高林木产量方面的研究；刘伟乐,林辉,孙华等，基于地面三维激光扫描技术的林木胸径提取算法分析；尚任,习晓环,王成，利用地面激光扫描数据提取单木结构参数；郑君在基于三维激光扫描技术的单木量测方法研究与实现；高士增基于地面三维激光扫描的树木枝干建模与参数提取技术；石银涛,程效军,贾东峰在三维激光扫描树木模型在林业中的应用；卢康宁,张怀清,刘闽等，基于三维激光扫描技术的树木建模研究；李丹,庞勇,岳彩荣等，基于TLS数据的单木胸径和树高提取研究；田金苓,王佳,易正晖等，基于地面激光扫描数据的单木特征因子提取与分析；赵芳,韦雪花,高祥等，三维激光扫描系统在建立单株立木材积模型中的研究；赵阳,余新晓,信忠保等在地面三维激光扫描技术在林业中的应用与展望。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容

本研究通过地面三维激光扫描仪数据对样地内样木进行定位、点云分类等获取相关的测树因子，在不进行伐倒等一系列破坏性工作的前提下对样地内所有样木树高、胸径、上部直径、冠幅进行提取，在总结前人研究基础之上建立冠幅材积模型，并提取模型参数，使用传统实测方法测定数据对其进行检验。为进一步实现林分的收获估计提供必要的数据支撑。

二、研究计划2016年2月~3月初，完成开题报告和文献综述；

4. 研究创新点

1、利用发射脉冲与接收回波脉冲的形状偏差和强度对原始点云数据中的飞点和噪声进行过滤，然后对各站点云数据进行配准。

接着对不同目标的回波运用过滤的方法去除部分树叶点和其他非树干点，并对各站点云数据进行抽稀合并。

2、结合hough变换和椭圆拟合检测结果从点云数据中提取样木的树高、胸径、上部直径、冠幅。