一種喬木立體綠量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于測量方法技術領域，尤其涉及一種喬木立體綠量方法。
【背景技術】
[0002]“綠量”最早是作為量化植被的生態(tài)效應而提出的，從生態(tài)學的能量轉換和植物莖葉的生理功能出發(fā)，葉片越多、冠幅越大，其植株進行光合作用的幾率越大，相關的生態(tài)效應相對要高。三維綠量最早是作為城市園林綠化水平而提出的，稱為“綠化三維量”，指綠色植物莖葉所占據(jù)的空間體積。
[0003]從目前國內(nèi)外對于綠量的研究可以看出，不管從二維還是三維的角度量測綠量都有一定局限性，二維的葉面積指數(shù)忽略了葉片空間結構且不利于大面積測量，三維的綠量將樹冠模擬成幾何體，但幾何體內(nèi)葉片所占空間密度被忽略，兩種局限性都主要因為量測手段的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種能真實反映樹冠實際形狀的喬木立體綠量方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括以下步驟。
[0006](I)采用三維激光掃描儀，對不同樹種、不同徑階的立木進行掃描；對單株樣木進行掃描。
[0007]內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為。
[0008]坐標配準；采用同名點配對方式，強制約束各測站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標系統(tǒng)下；三維建模；將各測站測得的點云數(shù)據(jù)拼合為一個完整的測量目標的點云模型；將測量目標的細部模型化，完成測量目標的建模，生成樹木點云數(shù)據(jù)。
[0009]應用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線圖，將點云數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口進行處理后輸出；通過對模型的量測，獲得胸徑、樹高、樹干任意處直徑、樹干體積、樹冠的冠長、冠幅、體積、表面積。
[0010](2)三維激光掃描成像系統(tǒng)獲取樹木的點云數(shù)據(jù)，通過對樹冠部分點數(shù)據(jù)進行量測，求出每個小圓臺的體積，然后對它們求和，算出整個樹冠在空間所占有的體積。
[0011](3)通過三維激光掃描獲取的點云數(shù)據(jù)，通過不同的視角得到樹木的不同視圖，進而通過加權平均和的方式計算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹冠體積相乘，計算樹木的三維綠量。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述(I)采用三維激光掃描儀，對不同樹種、不同徑階的立木進行掃描；控制在1.5?50m范圍內(nèi)對單株樣木進行掃描；垂直方向夾角最大40° ,水平方向最大夾角40°，三角基座360°水平旋轉；掃描分辨率垂直方向點與點間設為
0.5臟，水平方向點與點間設為10mm。
[0013]內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為。
[0014]坐標配準；采用同名點配對方式，強制約束各測站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標系統(tǒng)下；三維建模；將各測站測得的點云數(shù)據(jù)拼合為一個完整的測量目標的點云模型；將測量目標的細部模型化，完成測量目標的建模，生成樹木點云數(shù)據(jù)。
[0015]應用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線圖，將點云數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口在AutoCAD和MicroStat1n中進行處理后輸出；通過對模型的量測，獲得胸徑、樹高、樹干任意處直徑、樹干體積、樹冠的冠長、冠幅、體積、表面積O
[0016]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述(2)三維激光掃描成像系統(tǒng)獲取樹木的點云數(shù)據(jù)，把單木的整個樹冠作為單個的小的圓臺組成的立體，通過對樹冠部分點數(shù)據(jù)進行量測，求出每個小圓臺的體積，其中最頂端為一個圓錐體，計算體積，然后對它們求和，算出整個樹冠在空間所占有的體積。
[0017](3)通過三維激光掃描獲取的點云數(shù)據(jù)，通過不同的視角得到樹木的不同視圖，以冠高和冠幅構建矩形，矩形面積為式中的總面積，計算每一個矩形內(nèi)樹葉投影所占的面積之比為該視圖的綠視率；進而通過加權平均和的方式計算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹冠體積相乘，計算樹木的三維綠量。
[0018]本發(fā)明有益效果。
[0019]本發(fā)明采用分段不規(guī)則形狀斷面積模擬圓臺體方法求體積，能真實反映樹冠實際形狀，計算體積符合真實情況。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明包括以下步驟。
[0021](I)采用三維激光掃描儀，對不同樹種、不同徑階的立木進行掃描；對單株樣木進行掃描。
[0022]內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為。
[0023]坐標配準；采用同名點配對方式，強制約束各測站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標系統(tǒng)下；三維建模；將各測站測得的點云數(shù)據(jù)拼合為一個完整的測量目標的點云模型；將測量目標的細部模型化，完成測量目標的建模，生成樹木點云數(shù)據(jù)；應用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線圖，將點云數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口進行處理后輸出；通過對模型的量測，獲得胸徑、樹高、樹干任意處直徑、樹干體積、樹冠的冠長、冠幅、體積、表面積。
[0024](2)三維激光掃描成像系統(tǒng)獲取樹木的點云數(shù)據(jù)，通過對樹冠部分點數(shù)據(jù)進行量測，求出每個小圓臺的體積，然后對它們求和，算出整個樹冠在空間所占有的體積。
[0025](3)通過三維激光掃描獲取的點云數(shù)據(jù)，通過不同的視角得到樹木的不同視圖，進而通過加權平均和的方式計算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹冠體積相乘，計算樹木的三維綠量。
[0026]所述(I)采用三維激光掃描儀，對不同樹種、不同徑階的立木進行掃描；控制在
1.5?50m范圍內(nèi)對單株樣木進行掃描；垂直方向夾角最大40° ,水平方向最大夾角40° ,三角基座360°水平旋轉；掃描分辨率垂直方向點與點間設為0.5_，水平方向點與點間設為 10mnin
[0027]內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為。
[0028]坐標配準；采用同名點配對方式，強制約束各測站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標系統(tǒng)下；三維建模；將各測站測得的點云數(shù)據(jù)拼合為一個完整的測量目標的點云模型；將測量目標的細部模型化，完成測量目標的建模，生成樹木點云數(shù)據(jù)。
[0029]應用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線圖，將點云數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口在AutoCAD和MicroStat1n中進行處理后輸出；通過對模型的量測，獲得胸徑、樹高、樹干任意處直徑、樹干體積、樹冠的冠長、冠幅、體積、表面積O
[0030]所述(2)三維激光掃描成像系統(tǒng)獲取樹木的點云數(shù)據(jù)，把單木的整個樹冠作為單個的小的圓臺組成的立體，通過對樹冠部分點數(shù)據(jù)進行量測，求出每個小圓臺的體積，其中最頂端為一個圓錐體，計算體積，然后對它們求和，算出整個樹冠在空間所占有的體積。
[0031](3)通過三維激光掃描獲取的點云數(shù)據(jù)，通過不同的視角得到樹木的不同視圖，以冠高和冠幅構建矩形，矩形面積為式中的總面積，計算每一個矩形內(nèi)樹葉投影所占的面積之比為該視圖的綠視率；進而通過加權平均和的方式計算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹冠體積相乘，計算樹木的三維綠量。
[0032]以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明，對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明所提交的權利要求書確定的保護范圍。
【主權項】
1.一種喬木立體綠量方法，其特征在于包括以下步驟: (1)采用三維激光掃描儀，對不同樹種、不同徑階的立木進行掃描；對單株樣木進行掃描; 內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為: 坐標配準；采用同名點配對方式，強制約束各測站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標系統(tǒng)下?’三維建模；將各測站測得的點云數(shù)據(jù)拼合為一個完整的測量目標的點云模型；將測量目標的細部模型化，完成測量目標的建模，生成樹木點云數(shù)據(jù)； 應用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線圖，將點云數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口進行處理后輸出；通過對模型的量測，獲得胸徑、樹高、樹干任意處直徑、樹干體積、樹冠的冠長、冠幅、體積、表面積； (2)三維激光掃描成像系統(tǒng)獲取樹木的點云數(shù)據(jù)，通過對樹冠部分點數(shù)據(jù)進行量測，求出每個小圓臺的體積，然后對它們求和，算出整個樹冠在空間所占有的體積； (3)通過三維激光掃描獲取的點云數(shù)據(jù)，通過不同的視角得到樹木的不同視圖，進而通過加權平均和的方式計算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹冠體積相乘，計算樹木的三維綠量。2.根據(jù)權利要求1所述一種喬木立體綠量方法，其特征在于所述(I)采用三維激光掃描儀，對不同樹種、不同徑階的立木進行掃描；控制在1.5?50m范圍內(nèi)對單株樣木進行掃描；垂直方向夾角最大40°，水平方向最大夾角40°，三角基座360°水平旋轉；掃描分辨率垂直方向點與點間設為0.5mm，水平方向點與點間設為1mm ； 內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為: 坐標配準；采用同名點配對方式，強制約束各測站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標系統(tǒng)下?’三維建模；將各測站測得的點云數(shù)據(jù)拼合為一個完整的測量目標的點云模型；將測量目標的細部模型化，完成測量目標的建模，生成樹木點云數(shù)據(jù)； 應用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線圖，將點云數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口在AutoCAD和MicroStat1n中進行處理后輸出；通過對模型的量測，獲得胸徑、樹高、樹干任意處直徑、樹干體積、樹冠的冠長、冠幅、體積、表面積。3.根據(jù)權利要求2所述一種喬木立體綠量方法，其特征在于所述(2)三維激光掃描成像系統(tǒng)獲取樹木的點云數(shù)據(jù)，把單木的整個樹冠作為單個的小的圓臺組成的立體，通過對樹冠部分點數(shù)據(jù)進行量測，求出每個小圓臺的體積，其中最頂端為一個圓錐體，計算體積，然后對它們求和，算出整個樹冠在空間所占有的體積； (3)通過三維激光掃描獲取的點云數(shù)據(jù)，通過不同的視角得到樹木的不同視圖，以冠高和冠幅構建矩形，矩形面積為式中的總面積，計算每一個矩形內(nèi)樹葉投影所占的面積之比為該視圖的綠視率；進而通過加權平均和的方式計算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹冠體積相乘，計算樹木的三維綠量。
【專利摘要】<b>一種喬木立體綠量方法屬于測量方法技術領域，尤其涉及一種喬木立體綠量方法。本發(fā)明提供一種能真實反映樹冠實際形狀的喬木立體綠量方法。本發(fā)明包括以下步驟。（</b><b>1</b><b>）采用三維激光掃描儀，對不同樹種、不同徑階的立木進行掃描；對單株樣木進行掃描；內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為：坐標配準；采用同名點配對方式，強制約束各測站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標系統(tǒng)下；三維建模；將各測站測得的點云數(shù)據(jù)拼合為一個完整的測量目標的點云模型；將測量目標的細部模型化，完成測量目標的建模，生成樹木點云數(shù)據(jù)；應用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線圖，將點云數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口進行處理后輸出；通過對模型的量測。</b>
【IPC分類】G01B11/00
【公開號】CN105627915
【申請?zhí)枴緾N201410581002
【發(fā)明人】申茂軍
【申請人】申茂軍
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月27日