TLS数据驱动的单木胸径与树高自动化提取方法研究

"基于TLS数据的单木胸径和树高提取研究 (2012年)" 是一篇探讨如何利用地基激光雷达（Terrestrial Laser Scanner, TLS）技术来高效、精确地测量森林中单株树木的胸径和树高的论文。文章作者包括李丹、庞勇、岳彩荣、赵旦和徐光彩，发表于2012年7月的《北京林业大学学报》。 在论文中，研究人员提出了一个半自动的方法，该方法涉及以下步骤： 1. **数据预处理**：首先，通过分析发射脉冲与接收回波脉冲的形状偏差和强度，去除原始点云数据中的噪声点和“飞点”，这些通常是由于设备误差或环境干扰造成的。 2. **点云配准**：接着，对多个扫描站点的点云数据进行配准，确保不同视角的数据能够正确对齐，以提供更完整的树木几何信息。 3. **点云过滤**：通过不同的回波过滤方法，如针对树叶和其他非树干点的过滤，进一步净化点云数据，只保留与树干相关的点。 4. **点云抽稀与合并**：将各个站点的点云数据进行抽稀处理，减少冗余信息，然后合并，生成一个统一的点云数据集。 5. **分层与灰度影像生成**：对合并后的点云数据进行水平分层，并据此生成灰度影像，这有助于后续的图像分析。 6. **单木定位与胸径估计**：在灰度影像上应用Hough变换方法，估计单木的位置和胸径。Hough变换是一种常用于检测直线、圆等几何形状的图像处理技术。 7. **椭圆拟合与再检测**：对于Hough变换检测结果中层数较少的情况，采用椭圆拟合方法进行补充检测，以提高检测的准确性。 8. **单木参数提取**：最终，结合Hough变换和椭圆拟合的结果，从点云数据中准确提取单木的位置、胸径和树高。 论文在小兴安岭凉水自然保护区的白桦天然次生林进行了实地测试，5个样地的单木识别平均精度达到72.16%。将提取的参数与实地测量数据对比，胸径和树高的均方根误差分别为2.38至3.58cm和4.31至5.00m，显示出较高的结果一致性。 关键词涉及：地基激光雷达、Hough变换、点云、胸径、树高。论文按照中图分类号被归类为S758.1，文献标志码为A，文章编号为1000-1522(2012)04-0079-08。这项研究为森林监测和管理提供了重要的技术支持，可以有效提升森林参数测量的效率和精度。