专利名称：一种基于数字高程模型的树木体积计测方法
技术领域：
本发明是关于三维绿量计算的方法，特别是关于立木在不用伐倒时精确測定其体积，用一种基于数字高程模型的树木体积计测方法。
背景技术：
三维绿量研究的前提是对树木的三维体积进行量测，多年来，林业上求解树木体积时，多是采用传统的方法，即是砍伐大量的立木作为样木，利用伐倒木区分求积式计算材积；这种方法对森林造成的损伤大；在实践中用到立木等长区分求积法、累高法等立木区分求积法和望高法测定立木材积，虽然避免了森林的损伤，但是限于测量仪器环境与精度的局限，而且工作量非常大，不利于绿量数据库的建立和数据的存储、管理和应用统一，“一种基于数字高程模型的树木体积计测的方法”以计算机的模拟计算代替复杂的人工立体量 测，同时，该方法计算的体积比常规材积法计算体积的精度可以提高10倍以上，避免了因城市緑化植物高度较大，使用人工皮尺測量相对误差较大的弊病。传统的立木材积计算，要么需要砍伐大量的树木，对森林造成的损伤大；要么需要大量人力量测计算，精度不能满足精准林业测量的要求，在生态环境日益受到重视和讲究精度和速度的今天，此两种种方法具有不可取之处。用基于数字高程模型的树木体积计测的方法，不仅可以不用砍伐立木，保护生态环境；而且可以大大提高求解树木体积的精度和速度，为林业管理部门提供准确的经济规划依据、决策依据。
发明内容
本发明的目的是提供ー种用基于数字高程模型的树木体积计测的方法，它是通过三维激光扫描系统获取立木的三维空间点阵数据，建立立木的三维模型，利用数字化测绘数据采集系统的数字高程模型法对三维激光扫描模型处理，计算出树木体积，它克服了现有技术存在的不足。本发明的目的是这样实现的根据目标树木的位置、大小形态和需要获取的重点测树因子设计出扫描站和控制标靶的位置，在选定的测站上架设好激光扫描仪，调整好參数和姿态，进行扫描，获取立木的三维空间点阵数据，同时获取控制标靶中心，得到一幅点云图；利用三维激光扫描仪自带的软件通过坐标匹配，将立木的不同点云图“拼合”在同一坐标系下，经过数据预处理、抽取等功能的实现，最終建立起立木的三维模型并保存为数字化测绘数据采集系统可以识别的dxf格式；利用数字化测绘数据采集系统打开三维激光扫描的点云图，建立独立坐标系统并提取高程，将提取出来的高程保存为dat格式的文本中，在新打开的数字化测绘数据采集系统中，根据需要设计站高程间距并展高程点建立数字高程模型，建立立体三角网，用复合线画出所要计算体积的区域，一定要闭合，但是尽量不要拟合。因为拟合过的曲线在进行体积计算时会用折线迭代，影响计算结果的精度。利用数字化测绘数据采集系统的DTM法土方计算功能计算出点云体积。其中计测树木体积原理步骤如下
第一歩绘方格网并求方格网点高程。第二步确定场地平整的设计高程。填挖平衡点高程=(Σ角+ Σ边Χ2+Σ拐Χ3+Σ中X4)/ (4η)第三步计算挖、填方高度。挖填高度h = H地面高程-H设计高程第四步计算挖、填土石方量。 角点挖(填)方高度h*l/4方格面积边点挖(填)方高度h*2/4方格面积拐点挖(填)方高度h*3/4方格面积中心点挖(填)方高度h*l方格面积计算出各点的工程量后，再分别计算挖方量和填方量的总和。本发明具有以下的优点利用数字高程模型的树木体积计测，不用砍伐立木，保护了森林；利用三维激光的扫描获得立木的三维空间点阵数据，从而建立起立木的三维空间模型，实现立木的再现，这种量测具有全方位的特点；利用数字高程模型的树木体积计測，效率高、劳动强度小。
具体实施例方式根据目标树木的位置、大小形态和需要获取的重点测树因子设计出扫描站和控制标靶的位置，在选定的测站上架设好激光扫描仪，调整好參数和姿态，进行扫描，获取立木的三维空间点阵数据，同时获取控制标靶中心，得到一幅点云图；利用三维激光扫描仪自带的软件通过坐标匹配，将立木的不同点云图“拼合”在同一坐标系下，经过数据预处理、抽取等功能的实现，最終建立起立木的三维模型并保存为数字化测绘数据采集系统可以识别的dxf格式；利用数字化测绘数据采集系统打开三维激光扫描的点云图，建立独立坐标系统并提取高程，将提取出来的高程保存为dat格式的文本中，在新打开的数字化测绘数据采集系统中，根据需要设计站高程间距并展高程点建立数字高程模型，建立立体三角网，用复合线画出所要计算体积的区域，一定要闭合，但是尽量不要拟合。因为拟合过的曲线在进行体积计算时会用折线迭代，影响计算结果的精度。利用数字化测绘数据采集系统的DTM法土方计算功能计算出点云体积。其中计测树木体积原理步骤如下第一歩绘方格网并求方格网点高程。第二步确定场地平整的设计高程。填挖平衡点高程=(Σ角+ Σ边Χ2+Σ拐Χ3+Σ中X4)/ (4n)第三步计算挖、填方高度。挖填高度h = H地面高程-H设计高程第四步计算挖、填土石方量。角点挖(填)方高度h*l/4方格面积边点挖(填)方高度h*2/4方格面积拐点挖(填)方高度h*3/4方格面积中心点挖(填)方高度h*l方格面积
计算出各点的工程量后，再分别计算挖方量和填方量的总和。
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权利要求
1.一种基于数字高程模型的树木体积计测方法，其特征是利用三维激光扫描仪对目标树木进行扫描，得到树木的三维点云图，然后运用数字化测绘数据采集系统数字地面模型法计算出树木的体积。
2.根据权利要求I所述的用一种基于数字高程模型的树木体积计测方法，其特征是根据目标树木的位置、大小形态和需要获取的重点测树因子设计出扫描站和控制标靶的位置，在选定的测站上架设好激光扫描仪，调整好參数和姿态，进行扫描，获取立木的三维空间点阵数据，同时获取控制标靶中心，得到一幅点云图；利用三维激光扫描仪自带的软件通过坐标匹配，将立木的不同点云图“拼合”在同一坐标系下，经过数据预处理、抽取等功能的实现，最終建立起立木的三维模型并保存为数字化测绘数据采集系统可以识别的dxf格式；
3.利用数字化测绘数据采集系统打开三维激光扫描的点云图，建立独立坐标系统并提取高程，将提取出来的高程保存为dat格式的文本中，
4.在新打开的数字化测绘数据采集系统中，根据需要设计站高程间距并展高程点建立数字高程模型，建立立体三角网，用复合线画出所要计算体积的区域，一定要闭合，但是尽量不要拟合。因为拟合过的曲线在进行体积计算时会用折线迭代，影响计算结果的精度。利用数字化测绘数据采集系统的数字地面模型法土方计算功能计算出点云体积。
5.根据权利要求I所述的用一种基于数字高程模型的树木体积计测方法，其特征是其中计测三维体积原理步骤如下 第一歩绘方格网并求方格网点高程。
第二步确定场地平整的设计高程。
填挖平衡点高程=(Σ角+ Σ边Χ2+Σ拐Χ3+Σ中X4V(4n) 第三步计算挖、填方高度。
挖填高度h = H地面高程-H设计高程 第四歩计算挖、填土石方量。
角点挖(填)方高度h*l/4方格面积 边点挖(填)方高度h*2/4方格面积 拐点挖(填)方高度h*3/4方格面积 中心点挖(填)方高度h*l方格面积 计算出各点的工程量后，再分别计算挖方量和填方量的总和。
全文摘要
本发明公开了一种基于数字高程模型的树木体积计测方法。该方法是在不用伐倒立木的情况下，通过三位激光扫描系统扫描立木，获取立木三维空间点阵数据，以此建立立木的三维空间模型，运用数字化测绘数据采集系统的数字地面模型法土方计算功能计算出树木的体积这大大提高工作效率，降低劳动强度，尤其是避免了由于传统的树木体积过程中，需要砍伐大量的树木以获取区分断面直径，对森林造成损伤大的现象，具有广阔的市场前景。
文档编号G01B11/03GK102692190SQ201110071128
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者何诚, 冯仲科, 姚山 申请人:北京林业大学