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- 前言
森林资源数据的采集是森林资源监测与管理的重要工作之一。目前对于依靠人工测量或者传统仪器野外观测树木结构变化的效率低且误差大。随着遥感技术的快速发展与应用,地面激光扫描系统逐步用于森林资源调查与林分特征状态的估计。地面激光扫描仪主要通过传感器发出的激光来测量传感器和目标物体之间的距离激光脉冲可穿透森林冠层，可获取森林结构的水平和垂直信息，是目前森林资源清查中一种快速高效的调查方式。地面激光扫描仪对树干进行扫描可以获取点云数据，并进行相应算法的计算获得树木结构参数数据，从而提高了研究森林资源信息的有效性和准确性，
合理造材对于充分利用森林资源，实现可持续发展具有重要意义。其中 研究经营方式不同对造材质量的影响是如何合理高效整合森林资源的关键。对于木材可以区分大材、中材还有小材，大中小材的区分和削度方程有一定的关系。传统通过削度方程得出大中小材材积的方式过程效率太低。当前采用地面激光扫描技术获取树木的点云数据，选取点云特征参数—高度累计百分比，和造材结果建立模型。其充分利用了点云数据，提好了效率，减少了误差，对研究森林资源有很大帮助。
二、相关文献的研究
- 国内文献
梁子瑜,孙 圆,梁欣廉,李卫正,徐建[1]在论文中应用高精度三维激光扫描仪及点云数字处理技术，建立了点云数据和树干削度之间的反演关系，拟合树干削度方程。并以江苏省南方型杨树林分为例，对树干曲线进行反演，提取了适合该树种生长情况的林分削度方程，同时进行样木的树干解析对拟合方程进行了检验与分析。在这个研究中表明，地面激光扫描可以大幅提高地面每木调查的效率，所建立的树干削度方程有较高的估计精度和较好的拟合特性。
蒋佳文，温小荣，顾海波，张峥男，刘方舟，张严利，孙 圆[2]在论文中以马褂木人工林为研究对象，利用点云数据提供的立木上部直径、树高等因子对临汾结构的变化进行分析，并且设计提起基于TLS点云高度累计百分比这一特征参数，同时提取提取其他与高度相关的特征参数作为一组变量；将立木胸径与特征参数作为另一组变量；最后分析特征参数、胸径和材积的相关性，利用逐步回归方法分别建立基于两组变量的材积模型。最后通过研究高度累计百分比和立木测树因子紧密相关，可以很好繁衍树木的动态结构。所建立的材积模型有较高的精度，可以用于林木材积动态变化监测和为地面激光扫描点参与森林资源动态监测提供了理论上的参考。
陈盼盼[3]在论文中研究的目的是为了通过研究各种地面摄影测量技术在森林清查中的应用,最终通过实验结果确定最优生产流程。地面摄影测量技术进行森林清查时的一般生产流程为:通过一定的扫描路径对森林样地进行扫描,获取带有一定重叠度的图像;恢复摄影时各图像的三维位姿;基于带有位姿的图像提取样地中立木及森林参数。最后结果表明,基于图像稠密点云与基于几何方法所获取结果较为相似。所以经同等森林条件下的相同图像进行不同处理方式进行对比:（1）在扫描路径中,螺旋式路径较优。（2）在位姿估计中,基于SfM算法所获取结果精度最优,V-SLAM算法结果略差但位姿估计速度更快,从而适合于实时估计的情况中。（3）在提取立木及林分参数的两种算法中,两种算法各有优缺点,基于稠密点云的算法精度较高但鲁棒性差,需要通过其他外界条件辅助确定尺度及样地坐标系;本文所构建基于几何的提取系统,虽然结果受操作员主观影响,但鲁棒性较高,包含了恢复尺度及样地坐标系的模块,更为完善。
梁子瑜[4]在论文中通过树干表皮的平坦度和法向量两个数据特征值对点云数据进行分类,使用分类后树干的点云数据对树干进行三维重建,提取样地内所有立木树高、上部直径以及上部直径对应树高。再选用Ormerod、孟宪宇、Kozak、严若海、Schumacher等人建立的削度方程作为备选模型,使用TLS数据获取的数据进行模型的回归并提取相应的参数,最后使用解析木数据对提取的削度方程参数进行检验和优化,完成相应树种削度方程模型的构建。并且根据削度方程和单株立木带皮、去皮胸径转换式对研究区内所有样地进行理论造材,编制样地各径阶材种出材率表。
叶雯[5]在论文中提出了管道重构变换法，这一方法综合了重构管道曲面的方法和随机Hough变换检测法。其提出的管道重构变换法的拟合结果获得了完整的活立木主干，拟合效果优于双三次Bezier曲面插值拟合法；随后简化K近邻一般搜索算法，快速获取点云数据的拓扑结构信息；最后改进局部邻域弯曲度和曲率估计值进行点云数据特征提取的相关算法，使用上面得到的活立木点云数据拓扑信息，采用逐步逼近法提取点云数据的特征点。这一方法最大程度上保证杨树点云模型的局部区域特征，同时也较为完整的保存了杨树的整个轮廓。
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