移动单线激光雷达(Laser detection and ranging,LiDAR)扫描(Mobile single-layer LiDAR scanning,MSLS)树冠叶面积估计方法使用单一视角的单线激光雷达采集树冠点云数据,获取的冠层信息不够全面,限制了树冠叶面积估计精度。本文提出一...移动单线激光雷达(Laser detection and ranging,LiDAR)扫描(Mobile single-layer LiDAR scanning,MSLS)树冠叶面积估计方法使用单一视角的单线激光雷达采集树冠点云数据,获取的冠层信息不够全面,限制了树冠叶面积估计精度。本文提出一种基于移动多线LiDAR扫描(Mobile multi-layer LiDAR scanning,MMLS)的树冠叶面积估计方法,使用多线LiDAR从多个视角采集树冠点云数据,提升树冠叶面积估计精度。首先,将多线LiDAR采集的点云数据变换到世界坐标系下,通过感兴趣区域(Region of interest,ROI)提取出树冠点云。然后,提出一种MMLS树冠点云融合方法,逐个融合单个激光器采集的树冠点云,设置距离阈值删除重复点,添加新点。最后,构建MMLS空间分辨率网格,建立基于树冠网格面积的树冠叶面积估计模型。实验使用VLP-16型多线LiDAR传感器搭建MMLS系统,设置1、1.5 m 2个测量距离和间隔45°的8个测量角度对6个具有不同冠层密度的树冠进行数据采集,共得到96个树冠样本。采用本文方法,树冠叶面积线性估计模型的均方根误差(Root mean squared error,RMSE)为0.1041 m^(2),比MSLS模型降低0.0578 m^(2),决定系数R^(2)为0.9526,比MSLS模型提高0.0675。实验结果表明,本文方法通过多线LiDAR多视角树冠点云数据采集、MMLS树冠点云融合和空间分辨率网格构建,有效提升了树冠叶面积估计精度。展开更多
地震救援现场建筑结构评估是施行生命搜救作业的前提,也是进行安全施救的保障。基于SLAM(Simultaneous localization and mapping,即时定位与地图构建)技术的移动式三维激光扫描仪具有体积小、重量轻、可多平台搭载移动作业等多种优点,...地震救援现场建筑结构评估是施行生命搜救作业的前提,也是进行安全施救的保障。基于SLAM(Simultaneous localization and mapping,即时定位与地图构建)技术的移动式三维激光扫描仪具有体积小、重量轻、可多平台搭载移动作业等多种优点,其“所见即所得”的特点为进行地震救援现场建筑物结构安全评估提供了便利。本文以“应急使命·2023”演习场地和2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震现场为例,对移动式三维激光扫描仪在地震救援中的应用进行验证。通过移动式三维激光扫描仪对救援场地进行扫描,获取点云数据开展建模,并对场地的分区布局、建筑类型、建筑结构等特征数据进行提取,在此基础上进行建筑物结构安全评估工作。结果表明基于SLAM技术的移动式三维激光扫描仪具有易于携带、操作简单、作业高效、测量精度高的特点,为地震救援现场开展现场评估工作提供了新的技术方法,具有良好的应用前景。展开更多
【目的】林木参数是森林蓄积量、森林生物量估算的基础指标,传统的人工调查方式费时费力,已难以适应新形势下数字化森林资源监测技术的要求。地面激光雷达扫描技术能够获取小尺度高分辨率的林分内部结构信息,为林分环境条件下林木胸径...【目的】林木参数是森林蓄积量、森林生物量估算的基础指标,传统的人工调查方式费时费力,已难以适应新形势下数字化森林资源监测技术的要求。地面激光雷达扫描技术能够获取小尺度高分辨率的林分内部结构信息,为林分环境条件下林木胸径、树高提取提供一种新的思路。【方法】以芦头实验林场杉木林样地为研究对象,针对FARO Focus 3D X330三维激光扫描仪设计了7种不同的扫描组合方式对样地进行扫描,提出象限角点云简化思路进行参数提取和精度评价,探究不同扫描组合方式对林木胸径、树高参数提取精度与效率的影响。【结果】1)当扫描分辨率为1/2、质量为4X时,胸径参数提取精度最高;当扫描分辨率为1/4、质量为4X时,树高参数提取精度最高。2)在林木参数提取结果没有显著性差异的前提下,扫描分辨率为1/4、质量为4X的扫描参数工作效率最高。3)选取同时兼顾精度和效率的1/4扫描分辨率、质量4X的扫描结果,进行象限角点云简化,简化的点云能够准确地提取出林木胸径参数。【结论】研究结果对于具有相同或相似地理条件和树种的林地选择扫描参数和点云简化方式具有重要参考价值,可以提高内业工作效率,同时也为地面激光雷达野外样地调查提供方法和技术参考。展开更多
文摘移动单线激光雷达(Laser detection and ranging,LiDAR)扫描(Mobile single-layer LiDAR scanning,MSLS)树冠叶面积估计方法使用单一视角的单线激光雷达采集树冠点云数据,获取的冠层信息不够全面,限制了树冠叶面积估计精度。本文提出一种基于移动多线LiDAR扫描(Mobile multi-layer LiDAR scanning,MMLS)的树冠叶面积估计方法,使用多线LiDAR从多个视角采集树冠点云数据,提升树冠叶面积估计精度。首先,将多线LiDAR采集的点云数据变换到世界坐标系下,通过感兴趣区域(Region of interest,ROI)提取出树冠点云。然后,提出一种MMLS树冠点云融合方法,逐个融合单个激光器采集的树冠点云,设置距离阈值删除重复点,添加新点。最后,构建MMLS空间分辨率网格,建立基于树冠网格面积的树冠叶面积估计模型。实验使用VLP-16型多线LiDAR传感器搭建MMLS系统,设置1、1.5 m 2个测量距离和间隔45°的8个测量角度对6个具有不同冠层密度的树冠进行数据采集,共得到96个树冠样本。采用本文方法,树冠叶面积线性估计模型的均方根误差(Root mean squared error,RMSE)为0.1041 m^(2),比MSLS模型降低0.0578 m^(2),决定系数R^(2)为0.9526,比MSLS模型提高0.0675。实验结果表明,本文方法通过多线LiDAR多视角树冠点云数据采集、MMLS树冠点云融合和空间分辨率网格构建,有效提升了树冠叶面积估计精度。
文摘地震救援现场建筑结构评估是施行生命搜救作业的前提,也是进行安全施救的保障。基于SLAM(Simultaneous localization and mapping,即时定位与地图构建)技术的移动式三维激光扫描仪具有体积小、重量轻、可多平台搭载移动作业等多种优点,其“所见即所得”的特点为进行地震救援现场建筑物结构安全评估提供了便利。本文以“应急使命·2023”演习场地和2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震现场为例,对移动式三维激光扫描仪在地震救援中的应用进行验证。通过移动式三维激光扫描仪对救援场地进行扫描,获取点云数据开展建模,并对场地的分区布局、建筑类型、建筑结构等特征数据进行提取,在此基础上进行建筑物结构安全评估工作。结果表明基于SLAM技术的移动式三维激光扫描仪具有易于携带、操作简单、作业高效、测量精度高的特点,为地震救援现场开展现场评估工作提供了新的技术方法,具有良好的应用前景。
文摘【目的】林木参数是森林蓄积量、森林生物量估算的基础指标,传统的人工调查方式费时费力,已难以适应新形势下数字化森林资源监测技术的要求。地面激光雷达扫描技术能够获取小尺度高分辨率的林分内部结构信息,为林分环境条件下林木胸径、树高提取提供一种新的思路。【方法】以芦头实验林场杉木林样地为研究对象,针对FARO Focus 3D X330三维激光扫描仪设计了7种不同的扫描组合方式对样地进行扫描,提出象限角点云简化思路进行参数提取和精度评价,探究不同扫描组合方式对林木胸径、树高参数提取精度与效率的影响。【结果】1)当扫描分辨率为1/2、质量为4X时,胸径参数提取精度最高;当扫描分辨率为1/4、质量为4X时,树高参数提取精度最高。2)在林木参数提取结果没有显著性差异的前提下,扫描分辨率为1/4、质量为4X的扫描参数工作效率最高。3)选取同时兼顾精度和效率的1/4扫描分辨率、质量4X的扫描结果,进行象限角点云简化,简化的点云能够准确地提取出林木胸径参数。【结论】研究结果对于具有相同或相似地理条件和树种的林地选择扫描参数和点云简化方式具有重要参考价值,可以提高内业工作效率,同时也为地面激光雷达野外样地调查提供方法和技术参考。
