一种乔木立体绿量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于测量方法技术领域，尤其涉及一种乔木立体绿量方法。
【背景技术】
[0002]“绿量”最早是作为量化植被的生态效应而提出的，从生态学的能量转换和植物茎叶的生理功能出发，叶片越多、冠幅越大，其植株进行光合作用的几率越大，相关的生态效应相对要高。三维绿量最早是作为城市园林绿化水平而提出的，称为“绿化三维量”，指绿色植物茎叶所占据的空间体积。
[0003]从目前国内外对于绿量的研究可以看出，不管从二维还是三维的角度量测绿量都有一定局限性，二维的叶面积指数忽略了叶片空间结构且不利于大面积测量，三维的绿量将树冠模拟成几何体，但几何体内叶片所占空间密度被忽略，两种局限性都主要因为量测手段的限制。
【发明内容】
[0004]本发明就是针对上述问题，提供一种能真实反映树冠实际形状的乔木立体绿量方法。
[0005]为实现上述目的，本发明包括以下步骤。
[0006](I)采用三维激光扫描仪，对不同树种、不同径阶的立木进行扫描；对单株样木进行扫描。
[0007]内业处理具体处理流程为。
[0008]坐标配准；采用同名点配对方式，强制约束各测站的数据于同一仪器坐标系统下；三维建模；将各测站测得的点云数据拼合为一个完整的测量目标的点云模型；将测量目标的细部模型化，完成测量目标的建模，生成树木点云数据。
[0009]应用处理；生成断面图、投影图、等值线图，将点云数据通过数据接口进行处理后输出；通过对模型的量测，获得胸径、树高、树干任意处直径、树干体积、树冠的冠长、冠幅、体积、表面积。
[0010](2)三维激光扫描成像系统获取树木的点云数据，通过对树冠部分点数据进行量测，求出每个小圆台的体积，然后对它们求和，算出整个树冠在空间所占有的体积。
[0011](3)通过三维激光扫描获取的点云数据，通过不同的视角得到树木的不同视图，进而通过加权平均和的方式计算所有视图的绿视率之和，再与估算树冠体积相乘，计算树木的三维绿量。
[0012]作为一种优选方案，本发明所述(I)采用三维激光扫描仪，对不同树种、不同径阶的立木进行扫描；控制在1.5?50m范围内对单株样木进行扫描；垂直方向夹角最大40° ,水平方向最大夹角40°，三角基座360°水平旋转；扫描分辨率垂直方向点与点间设为
0.5臟，水平方向点与点间设为10mm。
[0013]内业处理具体处理流程为。
[0014]坐标配准；采用同名点配对方式，强制约束各测站的数据于同一仪器坐标系统下；三维建模；将各测站测得的点云数据拼合为一个完整的测量目标的点云模型；将测量目标的细部模型化，完成测量目标的建模，生成树木点云数据。
[0015]应用处理；生成断面图、投影图、等值线图，将点云数据通过数据接口在AutoCAD和MicroStat1n中进行处理后输出；通过对模型的量测，获得胸径、树高、树干任意处直径、树干体积、树冠的冠长、冠幅、体积、表面积O
[0016]作为另一种优选方案，本发明所述(2)三维激光扫描成像系统获取树木的点云数据，把单木的整个树冠作为单个的小的圆台组成的立体，通过对树冠部分点数据进行量测，求出每个小圆台的体积，其中最顶端为一个圆锥体，计算体积，然后对它们求和，算出整个树冠在空间所占有的体积。
[0017](3)通过三维激光扫描获取的点云数据，通过不同的视角得到树木的不同视图，以冠高和冠幅构建矩形，矩形面积为式中的总面积，计算每一个矩形内树叶投影所占的面积之比为该视图的绿视率；进而通过加权平均和的方式计算所有视图的绿视率之和，再与估算树冠体积相乘，计算树木的三维绿量。
[0018]本发明有益效果。
[0019]本发明采用分段不规则形状断面积模拟圆台体方法求体积，能真实反映树冠实际形状，计算体积符合真实情况。
【具体实施方式】
[0020]本发明包括以下步骤。
[0021](I)采用三维激光扫描仪，对不同树种、不同径阶的立木进行扫描；对单株样木进行扫描。
[0022]内业处理具体处理流程为。
[0023]坐标配准；采用同名点配对方式，强制约束各测站的数据于同一仪器坐标系统下；三维建模；将各测站测得的点云数据拼合为一个完整的测量目标的点云模型；将测量目标的细部模型化，完成测量目标的建模，生成树木点云数据；应用处理；生成断面图、投影图、等值线图，将点云数据通过数据接口进行处理后输出；通过对模型的量测，获得胸径、树高、树干任意处直径、树干体积、树冠的冠长、冠幅、体积、表面积。
[0024](2)三维激光扫描成像系统获取树木的点云数据，通过对树冠部分点数据进行量测，求出每个小圆台的体积，然后对它们求和，算出整个树冠在空间所占有的体积。
[0025](3)通过三维激光扫描获取的点云数据，通过不同的视角得到树木的不同视图，进而通过加权平均和的方式计算所有视图的绿视率之和，再与估算树冠体积相乘，计算树木的三维绿量。
[0026]所述(I)采用三维激光扫描仪，对不同树种、不同径阶的立木进行扫描；控制在
1.5?50m范围内对单株样木进行扫描；垂直方向夹角最大40° ,水平方向最大夹角40° ,三角基座360°水平旋转；扫描分辨率垂直方向点与点间设为0.5_，水平方向点与点间设为 10mnin
[0027]内业处理具体处理流程为。
[0028]坐标配准；采用同名点配对方式，强制约束各测站的数据于同一仪器坐标系统下；三维建模；将各测站测得的点云数据拼合为一个完整的测量目标的点云模型；将测量目标的细部模型化，完成测量目标的建模，生成树木点云数据。
[0029]应用处理；生成断面图、投影图、等值线图，将点云数据通过数据接口在AutoCAD和MicroStat1n中进行处理后输出；通过对模型的量测，获得胸径、树高、树干任意处直径、树干体积、树冠的冠长、冠幅、体积、表面积O
[0030]所述(2)三维激光扫描成像系统获取树木的点云数据，把单木的整个树冠作为单个的小的圆台组成的立体，通过对树冠部分点数据进行量测，求出每个小圆台的体积，其中最顶端为一个圆锥体，计算体积，然后对它们求和，算出整个树冠在空间所占有的体积。
[0031](3)通过三维激光扫描获取的点云数据，通过不同的视角得到树木的不同视图，以冠高和冠幅构建矩形，矩形面积为式中的总面积，计算每一个矩形内树叶投影所占的面积之比为该视图的绿视率；进而通过加权平均和的方式计算所有视图的绿视率之和，再与估算树冠体积相乘，计算树木的三维绿量。
[0032]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
【主权项】
1.一种乔木立体绿量方法，其特征在于包括以下步骤: (1)采用三维激光扫描仪，对不同树种、不同径阶的立木进行扫描；对单株样木进行扫描; 内业处理具体处理流程为: 坐标配准；采用同名点配对方式，强制约束各测站的数据于同一仪器坐标系统下?’三维建模；将各测站测得的点云数据拼合为一个完整的测量目标的点云模型；将测量目标的细部模型化，完成测量目标的建模，生成树木点云数据； 应用处理；生成断面图、投影图、等值线图，将点云数据通过数据接口进行处理后输出；通过对模型的量测，获得胸径、树高、树干任意处直径、树干体积、树冠的冠长、冠幅、体积、表面积； (2)三维激光扫描成像系统获取树木的点云数据，通过对树冠部分点数据进行量测，求出每个小圆台的体积，然后对它们求和，算出整个树冠在空间所占有的体积； (3)通过三维激光扫描获取的点云数据，通过不同的视角得到树木的不同视图，进而通过加权平均和的方式计算所有视图的绿视率之和，再与估算树冠体积相乘，计算树木的三维绿量。2.根据权利要求1所述一种乔木立体绿量方法，其特征在于所述(I)采用三维激光扫描仪，对不同树种、不同径阶的立木进行扫描；控制在1.5?50m范围内对单株样木进行扫描；垂直方向夹角最大40°，水平方向最大夹角40°，三角基座360°水平旋转；扫描分辨率垂直方向点与点间设为0.5mm，水平方向点与点间设为1mm ； 内业处理具体处理流程为: 坐标配准；采用同名点配对方式，强制约束各测站的数据于同一仪器坐标系统下?’三维建模；将各测站测得的点云数据拼合为一个完整的测量目标的点云模型；将测量目标的细部模型化，完成测量目标的建模，生成树木点云数据； 应用处理；生成断面图、投影图、等值线图，将点云数据通过数据接口在AutoCAD和MicroStat1n中进行处理后输出；通过对模型的量测，获得胸径、树高、树干任意处直径、树干体积、树冠的冠长、冠幅、体积、表面积。3.根据权利要求2所述一种乔木立体绿量方法，其特征在于所述(2)三维激光扫描成像系统获取树木的点云数据，把单木的整个树冠作为单个的小的圆台组成的立体，通过对树冠部分点数据进行量测，求出每个小圆台的体积，其中最顶端为一个圆锥体，计算体积，然后对它们求和，算出整个树冠在空间所占有的体积； (3)通过三维激光扫描获取的点云数据，通过不同的视角得到树木的不同视图，以冠高和冠幅构建矩形，矩形面积为式中的总面积，计算每一个矩形内树叶投影所占的面积之比为该视图的绿视率；进而通过加权平均和的方式计算所有视图的绿视率之和，再与估算树冠体积相乘，计算树木的三维绿量。
【专利摘要】<b>一种乔木立体绿量方法属于测量方法技术领域，尤其涉及一种乔木立体绿量方法。本发明提供一种能真实反映树冠实际形状的乔木立体绿量方法。本发明包括以下步骤。（</b><b>1</b><b>）采用三维激光扫描仪，对不同树种、不同径阶的立木进行扫描；对单株样木进行扫描；内业处理具体处理流程为：坐标配准；采用同名点配对方式，强制约束各测站的数据于同一仪器坐标系统下；三维建模；将各测站测得的点云数据拼合为一个完整的测量目标的点云模型；将测量目标的细部模型化，完成测量目标的建模，生成树木点云数据；应用处理；生成断面图、投影图、等值线图，将点云数据通过数据接口进行处理后输出；通过对模型的量测。</b>
【IPC分类】G01B11/00
【公开号】CN105627915
【申请号】CN201410581002
【发明人】申茂军
【申请人】申茂军
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月27日