基于三维激光点云数据的树冠体积估算研究_刘芳

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1、2016年3月农业机械学报第47卷第3期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2016．03．046基于三维激光点云数据的树冠体积估算研究111211刘芳冯仲科杨立岩徐伟恒黄晓东冯海英(1．北京林业大学精准林业北京市重点实验室，北京100083;2．西南林业大学计算机与信息学院，昆明650224)摘要:树冠体积是预估树木生物量的重要参数之一。为了实现对树木冠体体积无损高精度量测，随机抽取了6个树种、共计30棵树木的三维激光点云数据作为数据源，对树冠体积的求算方法进行研究。首先，对三维激光点

2、云数据进行匹配、拼接、去噪及压缩等处理，提取冠体点云数据;其次，提取每一棵样木树冠的边缘特征点;最后，应用不规则三角网TIN的原理算法计算冠体体积。本文所提取的边缘特征点能够最大限度地维持树冠冠体的整体不变形，还能够继续去除部分冗余数据，缩短了不规则三角网TIN的构建时间，提高了计算效率;此外，树种包含有针叶树和阔叶树，在冠形上既有针叶树所特有的冠体体态特征，又有阔叶树的冠体体态特征，其研究结果具有一定的代表性。本文采用的方法与已有文献计算结果对比表明:均方根误差为0.832，平均绝对误差为0.49，平均相对

3、误差为1.75%，可看出二者之间差异较小;同时在30个样木中随机抽取5个样木的人工测量结果与本研究相比较，取得的精度相对较好。采用本研究所得结果精度较高，能够满足生产需求。关键词:树冠体积;三维激光点云;边缘特征点;不规则三角网中图分类号:S758.1;TP391.4文献标识码:A文章编号:1000-1298(2016)03-0328-07EstimationofTreeCrownVolumeBasedon3DLaserPointCloudsData111211LiuFangFengZhongkeYangLi

4、yanXuWeihengHuangXiaodongFengHaiying(1．BeijingKeyLaboratoryofPrecisionForestry，BeijingForestryUniversity，Beijing100083，China2．ComputerandInformationInstitute，SouthwestForestryUniversity，Kunming650224，China)Abstract:Thetreecrownvolumeisoneoftheimportantparam

5、eterstoestimatethebiomass．Inordertomakeanaccuratemeasurementofthetreecrownvolumewithnon-destruction，thispapertook3Dlaserpointclouddata，whichwereusedasadatasource，tocalculatevolumesofsampletrees．The3Dlaserpointclouddatawererandomlyselectedbysixspecies，totall

6、y30trees．Firstofall，thispaperextractedthepointclouddataoftreecrownvolumefromallpointsaftermatching，mosaic，denoisingandcompressionetc．Secondly，itextractedtheedgefeaturepointsfromthetreecrownthroughtheprogrammingalgorithm．Finally，thecrownvolumewascalculatedby

7、usingtheprincipleofirregulartrianglenet(TIN)．Inthispaper，theedgefeaturepoints，extractedfromtheprogrammingalgorithm，canmaintainthewholebodyofthecrown．Thealgorithmcanfurtherremovetheredundantdata，shortentheconstructiontimeofTINandimprovethecalculationefficien

8、cy．Inaddition，treespeciesalsohavecertainrepresentativeness．Becausetheyincludedconiferandbroadleaftrees，sothecrownsnotonlyhavethecrownbodyposturecharacteristicofconifers，butalsohavecrownbodyposturechara