【数字赋能·第752期】AI+激光雷达的样地材积、蓄积计算新方案

蓄积量，指一定面积森林中现存各种活立木的材积总量。蓄积量不仅是森林资源调查的重要工作内容，更是森林经营成果最直观的体现之一。林木收储、碳汇计算等业务，也均需要蓄积量作为依据。

传统的样地蓄积量计算方法，依赖人工作业，需要通过每木检尺获取的树高、胸径，并使用材积公式计算立木材积，累积计算蓄积，需要投入大量人力物力，且作业效率和成果精度均有限。

而随着近年来手持、背包等激光雷达，及相关软件产品在林业调查中的应用逐渐广泛，树高、胸径获取的效率和精度已有显著提升，蓄积量调查的成本也有所下降。

同时，随着行业制度、规范的逐渐完善，如2024年10月1日GB/T 43648-2024《主要树种立木生物量模型与碳计量参数》的实行，材积、蓄积量的计算方法也更加标准、规范。

然而，当前的森林蓄积量调查工作，仍然面临着一些痛点。如

①不同树种的材积计算公式各不相同，计算混交林蓄积量时，需要标记不同树种，该项工作仍然依赖人工识别，效率较低。

②新国标中只规定了21个主要树种的材积计算公式，规定以外的树种、地区均难以使用此方案计算蓄积量。

针对以上痛点，绿土团队研发了一种新型的材积计算方法，并与某单位合作，对国内某地区70余块面积为4公顷的样地进行数据采集和处理，使用LiDAR360软件对样地中的单木树高、胸径等参数进行自动提取，对立木材积进行自动计算，并以人工采伐、精确实测的方法验证成果精度。

此外，绿土团队基于LiDAR360丰富的点云处理及林业分析功能，为客户单位设计了一套自动化的处理流程，并主要使用了LiDAR360V8.0的“基于树干分割”及“立木材积分析”功能获取最终结果。

“基于树干分割”结合了深度学习AI和单木分割算法，可在进行单木分割的同时识别树干，排除灌丛、侧枝和树冠的影响，显著提升胸径和树干直径的精度。

而“立木材积分析”功能，则会对树干进行分段，将其分为多个近似圆柱体，分别计算每一段的体积，并累计获得立木材积。

相较于使用材积计算公式，分段计算材积具有以下优势：

①不受树种、地区等条件的限制，对非国标内的区域、树种，也可以计算出材积和蓄积量；

②不依赖材积计算公式，无需区分树种，可快速计算混交林的材积和蓄积量；

③当树形复杂时，材积公式计算的成果精度会受到影响，而基于树干提取+分段计算的方法，则可以减弱复杂树形导致的误差；

该材积计算方法的原理，已经在全球多个国家得到推广和应用。而经验证，LiDAR360自动提取的胸径值，与实测值的误差大多在5毫米以内，为立木材积计算和蓄积量的统计提供了可靠的依据！

（样地部分胸径精度验证结果，单位为米）

目前，由于2030中国森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米、2030年前实现碳达峰的战略目标，全国多地正在探索蓄积量计算的新方法，或对主要树种的材积公式进行编制、标准申报。

使用绿土激光雷达+LiDAR360方案，可在不采伐树木的情况下，快速获取大量高精度的树高、胸径及材积计算结果，为蓄积量统计、碳汇监测、材积模型编制提供有力支持！