[发明专利]基于激光扫描数据的树木冠层叶面积计算方法

摘要

本发明公开了一种基于激光点云数据的树木冠层真实叶面积计算方法，以三站激光扫描仪扫描树木冠层，在水平投影面上，以冠层中心点为原点，将扫描获得的冠层点云分为n个等距同心环域，选取取样区，其内的空间点云进行三角剖分，计算出三角形的周长并与阈值比较，如舍弃该三角形，再计算第i个同心环域内取样区留下的三角形面积和，即为激光覆盖的冠层叶面积，并计算树木冠层的叶面积总数Ltotal，本发明采用三站扫描仪环绕对象树的扫描方式，配准后的点云具有更均匀的分布。以三角形的周长并与阈值比较，可以更有效去除叶片的遮盖部分，进而获取叶片的真实叶面积，并且减少计算量，提高计算效率。

主权项

1.基于激光扫描数据的树木冠层叶面积计算方法，其特征在于：其步骤包括：A、以呈等边三角形分布的三站激光扫描仪扫描树木冠层，读取扫描的冠层三维点云数据；B、以水平投影面上目标树冠层的中心点为原点，将冠层点云分为c个等距的同心环域；C、在整个冠层点云中选取k个扇形区域作为取样区，所述扇形区域应当满足：取样数据量之和为总数据的15％‑20％，k个扇形区域的顶点均为原点，且在冠层水平投影面上均匀分布；D、将取样区内的扫描点云进行三角剖分，计算出三角形的周长并与阈值比较，如果周长超过阈值，则舍弃该三角形；E、计算第i个同心环域内取样区的保留下来的三角形面积和，记为叶面积Li，计算该同心环域取样区内扫描到的点的数量与对应计算得到的叶面积Li的比值ρ′i，按式(1)计算树木冠层的叶面积总数其中为第i个同心环域中扫描获取点的实际总数量；所述阈值应满足在足够大的三角形周长使得扫描的叶面能够完整展示，并且足够小能够识别叶片相互遮挡的区域与空隙中提供一种平衡；其中所述步骤D中的阈值的计算方法如下：其中b1为两个采样点之间的实际距离，b1的计算方式为：b1/sinτ＝d1/sin(π/4‑τ/2)      (3)其中d1为实验中扫描仪到冠层中心的距离，d1可由尺子测量出，τ为激光束在垂直方向或水平方向的最小角间隔，其取值规律如下：当扫描仪分辨率设置中最小垂直点距离为0.4m、最小水平点距离为0.4m时，垂直方向的最小角间隔τ为0.229°，水平方面的最小角间隔τ为0.250°；当扫描仪分辨率设置中最小垂直点距离为0.2m、最小水平点距离为0.2m时，垂直方向的最小角间隔τ为0.115°，水平方面的最小角间隔τ为0.125°；当扫描仪分辨率设置中最小垂直点距离为0.1m、最小水平点距离为0.1m时，垂直方向的最小角间隔τ为0.057°，水平方面的最小角间隔τ为0.059°；当扫描仪分辨率设置中最小垂直点距离为0.05m、最小水平点距离为0.05m时，垂直方向的最小角间隔τ为0.029°，水平方面的最小角间隔τ为0.029°；当扫描仪分辨率设置中最小垂直点距离为0.025m、最小水平点距离为0.025m时，垂直方向的最小角间隔τ为0.014°，水平方面的最小角间隔τ为0.012°。