利用三维激光扫描测量系统无伐编制立木材积表

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1、68以科学发展观促进科技创新‘上)2柴宝峰，张金屯，邱扬，等．晋西华北落叶松人工林生物量和生产力研究．河南科学1996，17(6)：68～713苑增武．丁先山，李成烈，等．樟予松人工林生物生产力与密度的关系．东北林业大学学报．2000，28(1)：21～244向志民。何敏，几种落叶松生长规律压树高与胸径间关系的研究．林业科技．1999，24(1)：10～125袁嘉祖，张汉雄黄土高原地区森林植被建设的优化模型．北京：科学出版社，1991作者简介孙中峰，在读博士，电话：010—86485713；13671322305，E—mail：szfOOl@vip．sina

2、．coin。利用三维激光扫描测量系统无伐编制立木材积表①邓向瑞冯仲科北京林业大学111#信箱，北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，100083摘要本文提出了一种编制立术材积表的新方法，即利用三维激光扫描测量系统。其方法是在标准地中按径阶对样木进行三维激光扫描，由所得点云数据成生树木酌三雏模型，经Cyclone扫描软件分析，提取样木的胸径、树高、冠幅，利用这些测树因子建立材积方程，编制立未材积表。经过与传统伐倒木中央断面积区分求积法建立的材积表对比可得出结论：利用三雏教光扫描测量系统具有无需伐树、对树木无损伤、工作量小、测量精度高等优点，可用于

3、森林资源调查，编制=元材积表。关键词三雏激光扫描系统森林资源调查无伐=元材积袁随着自动控制技术的发展，采用激光扫描获取多目标三维空间点阵数据方面取得了新的突破，三维激光扫描测量系统就是成功的范例，该系统具有扫描范围大、速度快、精度高和易于建模等优点．目前主要应用于建筑物、构筑物的三维建模；小范围的数字地面模型；独立物体的三维模型；大比例尺GIS系统和数据库数据更新等方面。本文首次提出将三维激光扫描测量系统用于林业资源调查，对林地内活立木进行扫描，建立相应的三维模型，求取立木的材积，建立精确的材积表。传统的材积表在编制过程中，需要砍伐大量树木以获取区分断面直径

4、，进而计算材积和编制材积表，对森林造成较大的损伤。本文采用的是一种对树木没有任何损伤，而且无需将树木伐倒，即可准确求得立木材积的新方法。一、研究方法(一)研究区概况试验地区位于甘肃省小陇山林业局。小陇山林业局地处甘肃省东南部，东南与陕西省陇县、宝鸡、2Ⅲ)虽A丢蒜蠢鼻黜科学基金资’且“项目∽0302。14k北束市自然科学基金资助项目(404l002)瓢国家863计划资助项目以科学发展观促进科技创新(一)69凤县、留坝县、略阳县接壤，西与本省岷县、宕昌县相邻，北与本省张川县为界。地理坐标东经104。22’～106a43，，北纬33a307～34。49’，东诅长

5、212．5km，南北宽146．5km。小陇山林区是我国北方较为典型的天然次生林区，植物分布垂赢带谱较为明显。海拔700～1000m为落叶常绿阔叶混交林；海拔1000～2200m为落叶阔叶混交林；海拔2200--2600m为针阔混交林；海拔2600m以上为云冷杉和山地灌丛草甸。树种组成中，以锐齿栎为主的落时阔叶混交林占森林蓄积量的60％一70％，因此率实验选择锐齿栎这一主要树种进行研究。(二)数据获取数据获取采用的三维激光扫描系统是由CyraX2500激光扫描仪和Cyclone软件组成。考虑林业调查规范要求及工作效率，测量中控制精度指标如下：水平方向为0．5r

6、am，垂直方向为

7、0ram，在1．5～50m范围，测距精度为±lmm，角度为±0．5“，形成模型的表面精度为±2turn，垂直方向最大40。角，水平方向最大40。角，三角基座360‘水平旋转。若不考虑其他因素的影响，可认为胸径测量精度达0．5ram，树高测量精度达10mm。传统林业调查采用的围尺测量胸径(一般精确至0．1crn)，皮尺测量树高(一般精确至0．1m)，因而采用三维激光扫描系统在基本测树因子的获取及生成的模型上具有更高的精度，所得数据资料更可靠。实验遵从随机取样的原则，在研究区内对102棵不同树种、不同径阶的树木进行三维激光扫描，并伐倒实测材积。

8、扫描结果用千整理制作编表数据，伐倒实测数据用作检验样本，这样就得到编表和检验表两套数据。用检验样本检验所编材积表的精度。二、研究结果(一)回归模型的拟舍与显著性检验在编表地区，按径阶随机取样的原则选取50株锐齿栎，采用徕卡CyraX2500激光扫描仪对单株树木进行双侧扫描，然后利用Cyclone软件将获取的点云数据生成树干模型(图1)，通过旋转、平移、缩放、改变视场角可以直接量测树木任一处直径(包括分段直径)、树高、冠幅，进而利用Cye[ov_e提供的计算功能计算出树冠表面积和树干体积。根据资料绘制散点图，进行数据预处理，剔除异常数据，晟终保留16株样木用于

9、编制二元材积表(数据见表1)。裹1由三维激光扫描求褥