基于激光雷达技术的林业资源三维立体调查系统

激光雷达技术

通过测量光脉冲从发射到返回接收机的时间获取目标地物的空间位置从而获得精确三维信息。目前多用于创建超三维地图和景观、建筑模型等。摄影测量照片也能够测算两物体之间的具体，但是用激光雷达要准确得多。激光雷达甚至可以详细测算植被何时出现在地面上以及植被的密度。在高保真模式下，激光雷达无人机可以提供每平方米 100-500 个数据点的详细信息，精度高达 2-3 厘米。

林业激光雷达三维调查技术

1. 背包数据采集系统研发

研发基于SLAM算法的包数据采集系统，可在林下GPS 拒绝的条件下自动实现点云数据拼接。

2.激光雷达数据获取方式：机载激光雷达

无人机激光雷达数据采集系统能够获取完整的森林冠层信息，并能显著提高数据收集的效率、降低作业成本。

低成本的无人机激光雷达系统可以获取足够的点密度和地面点密度用于林业资源参数提取。

激光雷达精准林业资源调查系统方案

激光雷达森林资源调查体系，为林业现代化和生态文明建设提供信息支撑和决策依据，采用了空地一体化技术用于数据采集，基于采集数据获取的森林资源各项参数为森林资源的调查提供科学依据，以三维数字化的方式进行扫描，获取空间本底数据。

无人机与背包激光雷达数据融合，基于每个林分内的树木位置的组合具有唯一性的假设，以树木位置作为匹配特征，实现无人机与背包激光雷达数据之间的自动融合。

1.基于点云的单木分割

单木分割，即从群体树木点云中提取中单棵树点云，是提取树木参数的前提；

结合针叶林和阔叶林的特征，提出了三种不同的基于点云的“自上而下”和“自下而上”分割算法，分割精度达到90%以上。

2.参数提取：树高与胸径

基于单木分割后的单木背包激光雷达点云数据，通过圆柱拟合可以快速地提取树木胸径。

3.参数提取：枝下高

根据点云的高度频次分布曲线，寻找冠层底部的第一个频次分布突变点估算枝下高，精度可达88%。

4.参数提取：叶面积指数LAI

5.参数的提取：树木构型参数

树木枝干的拓扑结构重建是树木构型参数自动提取的前提，利用基于机器学习和图论的方式实现树木枝干结构的拓扑重建，并进而自动提取树冠构型参数。

6.森林三维场景重建

数字生态系统中包含了每棵树的位置和结构参数信息。