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1、三维激光扫描数据在林业测量中处理探究 摘要：首次将三维激光扫描仪应用于林业测量，对林业树种进行野外数据采集，获得了三维点云数据。针对三维扫描仪配套软件的不足，基于三次样条插值函数的构造理论，采用高级编程语言实现了树冠体积和表面积、树干材积的计算，同时对冠下径、冠下高、冠长、胸径、任意处直径等林业测量参数进行有效量测，克服了传统林业测量的局限性，提高了林业测量的效率，对林业测量具有重要参考意义。关键词：Cyra；Cyclone；三维激光扫描；点云；林业测量Abstract:The3Dlaserscanner
2、usedinforestsurvey,fielddatacollectionofforesttreespecies,3Dpointclouddatawasobtained.Aimingattheshortageof3Dscannersoftware,structuraltheoryofthreetimesbasedonsplinefunction,usingadvancedprogramminglanguagetorealizethecalculationofcrownvolumeandsurfaceare
3、a,volume,crowndiameter,crownofheight,crownlength,diameteratbreastheight,diameter,arbitraryforestrymeasurementparameteris6effectivemeasure,toovercomethelimitationsofconventionalforestrysurvey,improvetheefficiencyofforestsurvey,hasimportantreferencesignifica
4、ncetoforestrymeasurement.Keywords:Cyra;Cyclone;3Dlaserscanning;pointcloud;forestrysurvey中图分类号：TP731文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）0引言在林业测量方面，我国通常沿用传统的测量手段，用卷尺等测量树干直径等测树参数，在树很高时，还需要攀树或是将树伐倒才能进行测量，这是一种破坏性较大、静态的测定方法，其精度和工作效率较低。近年来，一些学者提出精准林业的概念，其核心是对森林的生长实现精准（高精度
5、）的计测和监测。随着3S技术的发展，出现了一些新的测绘仪器，如视频超站仪等，已经应用于小范围林业测量和森林监测。目前，我国对于森林的监测主要应用遥感和常规测量仪器段。某些指标的精准测量，如树高、任一处树干直径等还没有得到解决，有待进一步研究。本文探索Cyra三维激光扫描系统在林业测量中的应用，对三维点云数据进行处理，取得了一些初步成果，供广大林业和测量科技工作者参考。1Cyra三维激光扫描系统6Cyra三维激光扫描系统主要由Cyrax三维激光扫描仪和Cyclone扫描软件组成。其工作流程为：测站设计、扫描、
6、目标球或贴片中心的获取、坐标配准和三维建模。本文主要研究Cyra三维激光扫描系统在林业上的应用，技术路线如下：设站、分站扫描树；点云匹配、剔除干扰点；计算树高、树干直径和树冠冠长、冠幅、冠下径等参数；计算树干体积、树冠体积与表面积。2林业测量数据采集由于绝大数选择的标准树较高，给实际扫描带来了困难，经过反复研究实验，采用了用目标球与贴片（目标球与贴片相当于控制点）配合使用，在树不高时可以采用目标球。在架设目标球时，应该注意使目标球不在一条直线上，应该形成三角形或者多边形，这样匹配的误差不会太大。贴片的架设与
7、目标球的架设方法相似。贴片要尽量位于同一平面,这样可以使倾斜扫描仪时扫描的高度大一些，在以后数据处理时也容易在点云中找到贴片的位置。在架设贴片时,应该在预先设定好的测站上观察好贴片的位置，应该能使每个测站都能看清贴片，这一点非常重要，否则可能使前几站的扫描作废。6经过一个月的外业测量，在甘肃省小陇山某林场的42块样地中共扫描锐齿栎、油松、落叶松、红桦、华山松、栓皮栎、辽东栎、云杉等树种102棵。经过分析处理扫描数据发现，经过点云匹配后的最大误差为9mm，完全满足林业测量参数的精度要求。3点云数据的处理在Cy
8、clone软件中，可以直接在扫描点云图上量取树干直径等参数，而Cyclone软件不能直接计算树干体积及树冠体积与表面积，本文采用编制程序来计算。3.1测量树高、冠长、冠下高、冠下径、胸径、任意处直径以径阶为20cm的油松为例，如图1所示，为经过两站扫描，利用控制点的强制符合，也就是点云数据的匹配，匹配的误差为3mm，满足精准林业测量的要求。经过匹配的点云有很多干扰点，在对照草图的基础上剔除干扰点，得到径阶为20c
