一種喬木立體綠量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測(cè)量方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種喬木立體綠量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]“綠量”最早是作為量化植被的生態(tài)效應(yīng)而提出的，從生態(tài)學(xué)的能量轉(zhuǎn)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(jìn)行光合作用的幾率越大，相關(guān)的生態(tài)效應(yīng)相對(duì)要高。三維綠量最早是作為城市園林綠化水平而提出的，稱(chēng)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(guó)內(nèi)外對(duì)于綠量的研究可以看出，不管從二維還是三維的角度量測(cè)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(jié)構(gòu)且不利于大面積測(cè)量，三維的綠量將樹(shù)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?yàn)榱繙y(cè)手段的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種能真實(shí)反映樹(shù)冠實(shí)際形狀的喬木立體綠量方法。
[0005]為實(shí)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(duì)不同樹(shù)種、不同徑階的立木進(jìn)行掃描；對(duì)單株樣木進(jìn)行掃描。
[0007]內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為。
[0008]坐標(biāo)配準(zhǔn)；采用同名點(diǎn)配對(duì)方式，強(qiáng)制約束各測(cè)站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標(biāo)系統(tǒng)下；三維建模；將各測(cè)站測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼合為一個(gè)完整的測(cè)量目標(biāo)的點(diǎn)云模型；將測(cè)量目標(biāo)的細(xì)部模型化，完成測(cè)量目標(biāo)的建模，生成樹(shù)木點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0009]應(yīng)用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線(xiàn)圖，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行處理后輸出；通過(guò)對(duì)模型的量測(cè)，獲得胸徑、樹(shù)高、樹(shù)干任意處直徑、樹(shù)干體積、樹(shù)冠的冠長(zhǎng)、冠幅、體積、表面積。
[0010](2)三維激光掃描成像系統(tǒng)獲取樹(shù)木的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)樹(shù)冠部分點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行量測(cè)，求出每個(gè)小圓臺(tái)的體積，然后對(duì)它們求和，算出整個(gè)樹(shù)冠在空間所占有的體積。
[0011](3)通過(guò)三維激光掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)不同的視角得到樹(shù)木的不同視圖，進(jìn)而通過(guò)加權(quán)平均和的方式計(jì)算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹(shù)冠體積相乘，計(jì)算樹(shù)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(duì)不同樹(shù)種、不同徑階的立木進(jìn)行掃描；控制在1.5?50m范圍內(nèi)對(duì)單株樣木進(jìn)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(zhuǎn)；掃描分辨率垂直方向點(diǎn)與點(diǎn)間設(shè)為
0.5臟，水平方向點(diǎn)與點(diǎn)間設(shè)為10mm。
[0013]內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為。
[0014]坐標(biāo)配準(zhǔn)；采用同名點(diǎn)配對(duì)方式，強(qiáng)制約束各測(cè)站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標(biāo)系統(tǒng)下；三維建模；將各測(cè)站測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼合為一個(gè)完整的測(cè)量目標(biāo)的點(diǎn)云模型；將測(cè)量目標(biāo)的細(xì)部模型化，完成測(cè)量目標(biāo)的建模，生成樹(shù)木點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0015]應(yīng)用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線(xiàn)圖，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口在AutoCAD和MicroStat1n中進(jìn)行處理后輸出；通過(guò)對(duì)模型的量測(cè)，獲得胸徑、樹(shù)高、樹(shù)干任意處直徑、樹(shù)干體積、樹(shù)冠的冠長(zhǎng)、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(shù)木的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，把單木的整個(gè)樹(shù)冠作為單個(gè)的小的圓臺(tái)組成的立體，通過(guò)對(duì)樹(shù)冠部分點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行量測(cè)，求出每個(gè)小圓臺(tái)的體積，其中最頂端為一個(gè)圓錐體，計(jì)算體積，然后對(duì)它們求和，算出整個(gè)樹(shù)冠在空間所占有的體積。
[0017](3)通過(guò)三維激光掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)不同的視角得到樹(shù)木的不同視圖，以冠高和冠幅構(gòu)建矩形，矩形面積為式中的總面積，計(jì)算每一個(gè)矩形內(nèi)樹(shù)葉投影所占的面積之比為該視圖的綠視率；進(jìn)而通過(guò)加權(quán)平均和的方式計(jì)算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹(shù)冠體積相乘，計(jì)算樹(shù)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(tái)體方法求體積，能真實(shí)反映樹(shù)冠實(shí)際形狀，計(jì)算體積符合真實(shí)情況。
【具體實(shí)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(duì)不同樹(shù)種、不同徑階的立木進(jìn)行掃描；對(duì)單株樣木進(jìn)行掃描。
[0022]內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為。
[0023]坐標(biāo)配準(zhǔn)；采用同名點(diǎn)配對(duì)方式，強(qiáng)制約束各測(cè)站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標(biāo)系統(tǒng)下；三維建模；將各測(cè)站測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼合為一個(gè)完整的測(cè)量目標(biāo)的點(diǎn)云模型；將測(cè)量目標(biāo)的細(xì)部模型化，完成測(cè)量目標(biāo)的建模，生成樹(shù)木點(diǎn)云數(shù)據(jù)；應(yīng)用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線(xiàn)圖，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行處理后輸出；通過(guò)對(duì)模型的量測(cè)，獲得胸徑、樹(shù)高、樹(shù)干任意處直徑、樹(shù)干體積、樹(shù)冠的冠長(zhǎng)、冠幅、體積、表面積。
[0024](2)三維激光掃描成像系統(tǒng)獲取樹(shù)木的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)樹(shù)冠部分點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行量測(cè)，求出每個(gè)小圓臺(tái)的體積，然后對(duì)它們求和，算出整個(gè)樹(shù)冠在空間所占有的體積。
[0025](3)通過(guò)三維激光掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)不同的視角得到樹(shù)木的不同視圖，進(jìn)而通過(guò)加權(quán)平均和的方式計(jì)算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹(shù)冠體積相乘，計(jì)算樹(shù)木的三維綠量。
[0026]所述(I)采用三維激光掃描儀，對(duì)不同樹(shù)種、不同徑階的立木進(jìn)行掃描；控制在
1.5?50m范圍內(nèi)對(duì)單株樣木進(jìn)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(zhuǎn)；掃描分辨率垂直方向點(diǎn)與點(diǎn)間設(shè)為0.5_，水平方向點(diǎn)與點(diǎn)間設(shè)為 10mnin
[0027]內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為。
[0028]坐標(biāo)配準(zhǔn)；采用同名點(diǎn)配對(duì)方式，強(qiáng)制約束各測(cè)站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標(biāo)系統(tǒng)下；三維建模；將各測(cè)站測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼合為一個(gè)完整的測(cè)量目標(biāo)的點(diǎn)云模型；將測(cè)量目標(biāo)的細(xì)部模型化，完成測(cè)量目標(biāo)的建模，生成樹(shù)木點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0029]應(yīng)用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線(xiàn)圖，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口在AutoCAD和MicroStat1n中進(jìn)行處理后輸出；通過(guò)對(duì)模型的量測(cè)，獲得胸徑、樹(shù)高、樹(shù)干任意處直徑、樹(shù)干體積、樹(shù)冠的冠長(zhǎng)、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(shù)木的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，把單木的整個(gè)樹(shù)冠作為單個(gè)的小的圓臺(tái)組成的立體，通過(guò)對(duì)樹(shù)冠部分點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行量測(cè)，求出每個(gè)小圓臺(tái)的體積，其中最頂端為一個(gè)圓錐體，計(jì)算體積，然后對(duì)它們求和，算出整個(gè)樹(shù)冠在空間所占有的體積。
[0031](3)通過(guò)三維激光掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)不同的視角得到樹(shù)木的不同視圖，以冠高和冠幅構(gòu)建矩形，矩形面積為式中的總面積，計(jì)算每一個(gè)矩形內(nèi)樹(shù)葉投影所占的面積之比為該視圖的綠視率；進(jìn)而通過(guò)加權(quán)平均和的方式計(jì)算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹(shù)冠體積相乘，計(jì)算樹(shù)木的三維綠量。
[0032]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(duì)不同樹(shù)種、不同徑階的立木進(jìn)行掃描；對(duì)單株樣木進(jìn)行掃描; 內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為: 坐標(biāo)配準(zhǔn)；采用同名點(diǎn)配對(duì)方式，強(qiáng)制約束各測(cè)站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標(biāo)系統(tǒng)下?’三維建模；將各測(cè)站測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼合為一個(gè)完整的測(cè)量目標(biāo)的點(diǎn)云模型；將測(cè)量目標(biāo)的細(xì)部模型化，完成測(cè)量目標(biāo)的建模，生成樹(shù)木點(diǎn)云數(shù)據(jù)； 應(yīng)用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線(xiàn)圖，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行處理后輸出；通過(guò)對(duì)模型的量測(cè)，獲得胸徑、樹(shù)高、樹(shù)干任意處直徑、樹(shù)干體積、樹(shù)冠的冠長(zhǎng)、冠幅、體積、表面積； (2)三維激光掃描成像系統(tǒng)獲取樹(shù)木的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)樹(shù)冠部分點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行量測(cè)，求出每個(gè)小圓臺(tái)的體積，然后對(duì)它們求和，算出整個(gè)樹(shù)冠在空間所占有的體積； (3)通過(guò)三維激光掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)不同的視角得到樹(shù)木的不同視圖，進(jìn)而通過(guò)加權(quán)平均和的方式計(jì)算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹(shù)冠體積相乘，計(jì)算樹(shù)木的三維綠量。2.根據(jù)權(quán)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(duì)不同樹(shù)種、不同徑階的立木進(jìn)行掃描；控制在1.5?50m范圍內(nèi)對(duì)單株樣木進(jìn)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(zhuǎn)；掃描分辨率垂直方向點(diǎn)與點(diǎn)間設(shè)為0.5mm，水平方向點(diǎn)與點(diǎn)間設(shè)為1mm ； 內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為: 坐標(biāo)配準(zhǔn)；采用同名點(diǎn)配對(duì)方式，強(qiáng)制約束各測(cè)站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標(biāo)系統(tǒng)下?’三維建模；將各測(cè)站測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼合為一個(gè)完整的測(cè)量目標(biāo)的點(diǎn)云模型；將測(cè)量目標(biāo)的細(xì)部模型化，完成測(cè)量目標(biāo)的建模，生成樹(shù)木點(diǎn)云數(shù)據(jù)； 應(yīng)用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線(xiàn)圖，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口在AutoCAD和MicroStat1n中進(jìn)行處理后輸出；通過(guò)對(duì)模型的量測(cè)，獲得胸徑、樹(shù)高、樹(shù)干任意處直徑、樹(shù)干體積、樹(shù)冠的冠長(zhǎng)、冠幅、體積、表面積。3.根據(jù)權(quán)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(shù)木的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，把單木的整個(gè)樹(shù)冠作為單個(gè)的小的圓臺(tái)組成的立體，通過(guò)對(duì)樹(shù)冠部分點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行量測(cè)，求出每個(gè)小圓臺(tái)的體積，其中最頂端為一個(gè)圓錐體，計(jì)算體積，然后對(duì)它們求和，算出整個(gè)樹(shù)冠在空間所占有的體積； (3)通過(guò)三維激光掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)不同的視角得到樹(shù)木的不同視圖，以冠高和冠幅構(gòu)建矩形，矩形面積為式中的總面積，計(jì)算每一個(gè)矩形內(nèi)樹(shù)葉投影所占的面積之比為該視圖的綠視率；進(jìn)而通過(guò)加權(quán)平均和的方式計(jì)算所有視圖的綠視率之和，再與估算樹(shù)冠體積相乘，計(jì)算樹(shù)木的三維綠量。
【專(zhuān)利摘要】<b>一種喬木立體綠量方法屬于測(cè)量方法技術(shù)領(lǐng)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(shí)反映樹(shù)冠實(shí)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(duì)不同樹(shù)種、不同徑階的立木進(jìn)行掃描；對(duì)單株樣木進(jìn)行掃描；內(nèi)業(yè)處理具體處理流程為：坐標(biāo)配準(zhǔn)；采用同名點(diǎn)配對(duì)方式，強(qiáng)制約束各測(cè)站的數(shù)據(jù)于同一儀器坐標(biāo)系統(tǒng)下；三維建模；將各測(cè)站測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼合為一個(gè)完整的測(cè)量目標(biāo)的點(diǎn)云模型；將測(cè)量目標(biāo)的細(xì)部模型化，完成測(cè)量目標(biāo)的建模，生成樹(shù)木點(diǎn)云數(shù)據(jù)；應(yīng)用處理；生成斷面圖、投影圖、等值線(xiàn)圖，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行處理后輸出；通過(guò)對(duì)模型的量測(cè)。</b>
【IPC分類(lèi)】G01B11/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105627915
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410581002
【發(fā)明人】申茂軍
【申請(qǐng)人】申茂軍
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月27日