[发明专利]一种基于激光点云数据的树干材积获取方法

说明书

本发明公开提供了一种基于激光点云数据的树干材积获取方法，包括：步骤1，对树干点云垂直分段；步骤2，逐一计算各个垂直分段的体积；步骤3，计算所有垂直分段体积的累加和。本发明在获取树干断面轮廓的基础上，通过准确计算树干断面的断面积来准确计算树干每段的树干材积，具有较高的精确性，并为准确提取树干生物量、碳储量与树干量材优化等提供基础数据。

技术领域

本发明涉及一种树干参数提取技术，尤其是涉及一种基于激光点云数据的树干材积获取方法。

背景技术

地面三维激光扫描技术(Terrestrial Laser Scanning Technology，简称TLS)是一种新型的测绘技术，产生于20世纪90年代。TLS可快速准确的获得目标物体表面的点云数据信息，从而可以快速构建目标物体的三维模型。经过近20多年来的发展，三维激光扫描仪已经可以连续快速地对被观测物体进行非接触式测量，其通过获取物体表面至扫描仪的距离和发射强度获取大量物体表面的三维点云数据。使用TLS提取林业相关参数是近10年来的研究热点。

树干材积是测树学中的基本测树因子，是树木经济价值的直接体现，也是计算树木生物量与碳储量的基础。传统上将树干简化为一个绕中心轴旋转的旋转体，以此为基础估算树干材积。然而树干形状是不规则的，旋转体的简化结构过于简化了树干的几何形状，在此基础上计算得到的树干材积必定与树干的真实材积存在着差异，也正因如此，如何准确计算树干材积是林业工作者一直关注的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于激光点云数据的树干材积获取方法，用以根据树干点云获取精确的树干材积。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于激光点云数据的树干材积获取方法，包括如下步骤：

步骤1，对树干点云垂直分段；

步骤2，逐一计算各个垂直分段的体积；

步骤3，计算所有垂直分段体积的累加和。

优选的，所述步骤1，对树干点云垂直分段，包括：

以高度为标准，计算树干点云中的最低点p_lowest，其中z_lowest为最低点p_lowest的高度值，并以所述最低点p_lowest为基础计算树干的高度；

构建平面π₀与π₁，其方程分别为z＝z_lowest与z＝z_lowest+thickness，其中thickness是每一个垂直分段的高度；则位于平面π₀与π₁间的点云形成树干点云的一个垂直分段Q₀；继续向上构建平面π₂，其方程为z＝z_lowest+thickness*2，则位于平面π₁与π₂间的树干点云形成另一个垂直分段Q₁；则，平面π_i的方程可表示为z＝z_lowest+thickness*i，位于平面π_i与π_i+1间的树干点云形成点云垂直分段Q_i；其中，平面π_i与平面π_i+1分别称为垂直分段Q_i的下平面与上平面；按照上述垂直分段的构建方法直至树梢部位得到若干个树干点云的垂直分段。

优选的，所述步骤2，逐一计算各个垂直分段的体积，包括：

计算垂直分段在下平面的投影点集；

计算垂直分段的断面轮廓点；