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基于无人机影像的无瓣海桑单木提取与地上生物量估算 被引量:8
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作者 余楚滢 龚辉 +2 位作者 曹晶晶 刘燕君 刘凯 《热带地理》 CSCD 北大核心 2023年第1期12-22,共11页
无瓣海桑(Sonneratia apetala)是中国红树林恢复种植最早引进的优质红树树种,其生产力在红树林群落中处于较高水平,具有显著的高生物量和能量积累。然而,由于红树林群落冠层密集、结构复杂,精确描绘无瓣海桑的单木树冠存在极大挑战性。... 无瓣海桑(Sonneratia apetala)是中国红树林恢复种植最早引进的优质红树树种,其生产力在红树林群落中处于较高水平,具有显著的高生物量和能量积累。然而,由于红树林群落冠层密集、结构复杂,精确描绘无瓣海桑的单木树冠存在极大挑战性。传统的卫星遥感侧重于区域或更大尺度监测需求,而新兴的低空无人机遥感在更精细尺度的红树林生态监测中具有显著优势。以广东省珠海市淇澳岛红树林自然保护区为研究区,利用消费级无人机影像生成的冠层高度模型(Canopy Height Model,CHM)和种子区域生长(Seed Region Growing,SRG)算法进行无瓣海桑单木树冠提取,并建立基于地面调查数据获取的树高和胸径两者之间的回归关系,以优化无瓣海桑地上生物量异速生长方程,进而实现研究区单木尺度的无瓣海桑地上生物量估算。结果表明:基于无人机影像可以有效提取无瓣海桑单木树冠,其提取精度达到67%;验证了树高和胸径之间较高的相关性,提出了基于树高的无瓣海桑地上生物量异速生长方程;研究区无瓣海桑平均地上生物量的范围为2.99~247.24 t/hm2,平均值为92.14 t/hm2,且单木地上质量分布具有空间聚集性。 展开更多
关键词 红树林 遥感 地上生物量 无人机 单木提取 无瓣海桑 珠海市
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基于地空雷达数据的人工池杉林单木信息提取 被引量:1
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作者 周细斌 李秀梅 +3 位作者 杨繁 唐志强 谢经荣 周鸣惊 《湖北林业科技》 2024年第4期34-38,60,共6页
随着绿色经济和生态文明发展的不断推进,森林林分结构信息的数字化、精细化管理也越来越重要,通过激光雷达来快速获取单木信息数据,也成为一种高效便捷的手段。但由于单独使用激光雷达在探测森林时会出现盲区无法形成完整的森林树木三... 随着绿色经济和生态文明发展的不断推进,森林林分结构信息的数字化、精细化管理也越来越重要,通过激光雷达来快速获取单木信息数据,也成为一种高效便捷的手段。但由于单独使用激光雷达在探测森林时会出现盲区无法形成完整的森林树木三维点云,为此本研究用使用无人机机载雷达与地基雷达融合进行调查,所探测的数据经处理后,即可获得高精度的点云模型与单木信息表。结果表明,池杉样地的单木定位识别精度为94%,每木平均树高相差0.16 m,平均胸径相差0.23 cm,树高、胸径R^(2)分别为0.9881、0.9746,均方根误差分别为0.2663 cm、0.6136 m。机载激光雷达与地基激光雷达合并点云对于人工池杉林资源调查与监测具有重要的实际意义,同时为林分信息快速提取的研究与应用提供了有力的技术支撑。 展开更多
关键词 无人机Lidar 地基Lidar 点云融合 单木信息提取
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基于标记控制区域生长法的单木树冠提取 被引量:22
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作者 甄贞 李响 +2 位作者 修思玉 赵颖慧 魏庆彬 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期22-29,共8页
根据2009年激光雷达数据、正射影像图及二类调查数据,选取凉水国家自然保护区针叶林和阔叶林样地进行单木树冠提取研究,包括利用动态窗口局域最大值法对单木位置进行探测,以及采用标记控制区域生长法进行树冠边界的勾绘,分别从样地和单... 根据2009年激光雷达数据、正射影像图及二类调查数据,选取凉水国家自然保护区针叶林和阔叶林样地进行单木树冠提取研究,包括利用动态窗口局域最大值法对单木位置进行探测,以及采用标记控制区域生长法进行树冠边界的勾绘,分别从样地和单木两个层次进行评价。结果表明:样地尺度上,针叶林和阔叶林的树冠面积相对误差的平均值分别为8.74%和-8.24%。单木尺度上,针叶林样地的生产者精度在62.2%~77.3%浮动,用户精度在71.5%~83.9%浮动;而阔叶林样地的生产者精度达到76.1%~91.2%,用户精度达到78.5%~92.5%。阔叶林样地勾绘精度浮动较大,但略优于针叶林样地的勾绘精度,是由于阔叶林样地中树冠分布较稀疏所致;而"位置匹配但过度生长"的情况过多是针叶林样地树冠提取精度不高的主要原因。 展开更多
关键词 局域最大值 区域生长法 单木树冠提取 激光雷达 凉水国家自然保护区
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基于TLS和UAV LiDAR的林区单木胸径和树高的自动提取方法 被引量:2
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作者 刘润东 朱宁宁 +3 位作者 吕华权 黄友菊 唐涛 张玉华 《桂林理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第4期910-917,共8页
提出了一种从地面站激光雷达(TLS)和无人机(UAV)激光雷达点云中自动提取胸径和树高参数的方法。首先,利用单木近似垂直于地面的特征,对TLS和UAV点云分别划分不同大小的水平格网,统计各网格内的点数、最低点、最高点、高差等特征值,并利... 提出了一种从地面站激光雷达(TLS)和无人机(UAV)激光雷达点云中自动提取胸径和树高参数的方法。首先,利用单木近似垂直于地面的特征,对TLS和UAV点云分别划分不同大小的水平格网,统计各网格内的点数、最低点、最高点、高差等特征值,并利用这些特征值组合,从TLS和UAV点云中提取单木;然后,从TLS单木点云的树干截取不同厚度的点云切片,使用RANSAC算法拟合胸径参数,并从UAV单木点云中量测树高。以贵港市覃塘林场的松树林为研究对象,利用TLS点云和UAV点云分别进行单木提取,并在此基础上进行胸径和树高的估计,为森林调查工作提供参考。试验结果表明,利用TLS点云在5个样地(半径为40 m)单木提取的平均查全率和正确率分别为0.87和0.96,UAV点云(200 m×200 m)单木提取的查全率和正确率分别为0.82和0.99,且在树干无遮挡或少部分遮挡的情况下可准确地从TLS点云中获取胸径参数。 展开更多
关键词 TLS UAV 格网 单木提取 胸径 树高
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结合Faster-RCNN和局部最大值法的森林单木信息提取 被引量:1
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作者 王臻 王珠鹤 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第4期12-16,共5页
利用激光雷达技术准确提取森林单木信息,对森林管理以及研究具有重要意义。针对当前单木提取依赖人工设计规则识别树顶点或树冠轮廓,无法适应复杂森林环境,结合Faster-RCNN和局部最大值法的方法,提出一种基于冠层高度模型(CHM)。从CHM... 利用激光雷达技术准确提取森林单木信息,对森林管理以及研究具有重要意义。针对当前单木提取依赖人工设计规则识别树顶点或树冠轮廓,无法适应复杂森林环境,结合Faster-RCNN和局部最大值法的方法,提出一种基于冠层高度模型(CHM)。从CHM中提取单木信息。Faster-RCNN能够自动提取树冠范围内的高程起伏特征,获得较好的提取结果。对不属于任意Faster-RCNN提取的单木像元,采用局部最大值法提取单木信息,解决Faster-RCNN提取结果存在部分有点云区域未识别单木。单木提取结果为Faster-RCNN和局部最大值法提取单木的总和。采用NEWFOR数据库对方法有效性进行验证,实验结果表明,该方法能够有效提取森林单木,精度优于当前主要单木提取方法。 展开更多
关键词 激光探测与测量 单木提取 冠层高度模型 目标探测算法 局部最大值法
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基于多尺度光谱角制图的遥感影像单木树冠提取方法 被引量:2
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作者 邱琳 刘敏 王磊 《安徽农业科学》 CAS 2022年第21期119-125,共7页
针对现有的单木树冠提取方法在尺度直径丰富的林区提取精度低、过分割和欠分割现象严重的问题,提出了一种改进的基于光谱角制图的多尺度层级化标记控制点的分水岭分割方法。首先通过形态学变换得到形态学梯度图像;接着通过HSV变换得到... 针对现有的单木树冠提取方法在尺度直径丰富的林区提取精度低、过分割和欠分割现象严重的问题,提出了一种改进的基于光谱角制图的多尺度层级化标记控制点的分水岭分割方法。首先通过形态学变换得到形态学梯度图像;接着通过HSV变换得到亮度图像,之后用高斯滤波去除噪声,使用区域最大值法在多个不同尺度上识别树冠标记,利用同心叠加整合不同尺度对象上的标记,并用光谱角制图控制叠加过程形成最终标记;最后实施标记控制的分水岭分割得到单木树冠分割线。以3种不同类型的高分辨率林区作为测试数据,同时采用3种传统单尺度标记控制的分水岭分割算法作为对比试验,结果表明,该方法对树冠的提取精度均在80%以上,且较单尺度的方法而言,能够有效地改善树冠提取中的过分割和欠分割问题。 展开更多
关键词 单木树冠提取 高分辨率遥感影像 多尺度 光谱角制图
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基于激光点云数据的森林单木位置提取研究
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作者 曹庆安 左勇 +1 位作者 何原荣 冷鹏 《林业资源管理》 北大核心 2023年第1期133-140,共8页
以河北塞罕坝林场落叶松林地为研究对象,通过选取样地布设水泥桩和反射片,针对森林单木提取精度不高等问题,开展基于激光点云数据的森林单木位置提取方法研究,为森林资源调查的单木定位和数量统计提供参考。通过将采集的森林地面点云数... 以河北塞罕坝林场落叶松林地为研究对象,通过选取样地布设水泥桩和反射片,针对森林单木提取精度不高等问题,开展基于激光点云数据的森林单木位置提取方法研究,为森林资源调查的单木定位和数量统计提供参考。通过将采集的森林地面点云数据,采用反射片模式与各个测站点云数据进行配准,提出一种改进的体素空间邻域和RANSAC圆柱拟合方法,分3种不同大小的样地进行单木位置提取实验,结果表明,该方法的单木位置提取效果较好,提取精度均在93%以上。 展开更多
关键词 激光点云 单木位置提取 RANSAC圆柱拟合 落叶松
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基于无人机影像匹配点云的苗圃单木冠层三维分割 被引量:29
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作者 陈崇成 李旭 黄洪宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期149-155,206,共8页
近年来较多的树冠提取算法以激光雷达数据为基础,然而激光点云数据量大、冗余多而且采集成本高。本文基于无人机影像匹配点云提取单木树冠轮廓,研究一种成本可控、能够补充甚至部分替代激光雷达的小范围森林制图方案。以福建省三明市某... 近年来较多的树冠提取算法以激光雷达数据为基础,然而激光点云数据量大、冗余多而且采集成本高。本文基于无人机影像匹配点云提取单木树冠轮廓,研究一种成本可控、能够补充甚至部分替代激光雷达的小范围森林制图方案。以福建省三明市某林场内苗圃地作为研究对象,在稠密的无人机影像匹配点云中截取2个25 m×25 m的样地作为测试样本。预处理后,首先构建植被冠层高度模型,以局部最大值法探测树冠位置并标记为种子点;从这些种子点形成的初始区域开始生长,迭代计算直到全部的影像匹配点云归并完毕;最后,将算法提取的树冠轮廓导入Arc GIS中获取树冠轮廓矢量边界,并与手绘参考树冠叠加,利用F测度实现精度的评定。依此方案,在2个林分范围内的树冠提取F测度均达到了89%以上,单木冠幅提取的误差在0.14 m以内。结果表明,该方案简单有效、精度可靠,适用于小范围、高精度的植被制图。 展开更多
关键词 无人机 单木提取 影像匹配点云 区域生长算法 植被高度模型
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无人机摄影获取单木三维信息方法研究 被引量:17
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作者 李涛 冯仲科 +1 位作者 于东海 程文生 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期61-68,共8页
随着无人机航空摄影测量技术的成熟和发展,改变了传统森林调查的手段,加快了森林调查的数字化、智能化发展。为提高单木因子的采集效率和精度,降低外业的工作强度,基于倾斜摄影测量技术,以多旋翼无人机为数据采集平台,实现了孤立单木的... 随着无人机航空摄影测量技术的成熟和发展,改变了传统森林调查的手段,加快了森林调查的数字化、智能化发展。为提高单木因子的采集效率和精度,降低外业的工作强度,基于倾斜摄影测量技术,以多旋翼无人机为数据采集平台,实现了孤立单木的三维点云模型重建。在此基础上,建立了单木三维信息量测算法,提出切割法和投影法两种提取树冠投影面积的方法,并提取树高、树干任意处直径、树冠投影面积、冠幅、树冠表面积、树冠体积6项测树因子参数。结果表明:1)树木的总高度和第一枝下高的提取精度分别为96.28%和95.61%,胸径和上部直径的提取精度分别为96.24%和93.78%;2)利用切割法和投影法提取树冠投影面积的精度分别为96.28%和98.24%,提取冠幅的精度分别为89.65%和91.50%,提取树冠表面积的精度分别为96.78%和97.58%,提取树冠体积的精度分别为94.29%和96.14%;3)实践证明,该技术可很好地应用到古树名木的保护工作中,并可对森林调查的方式提供新的技术参考,具有较高的现实意义和实际应用价值。 展开更多
关键词 森林调查 无人机摄影测量 单木三维信息 单木信息提取 北京鹫峰森林公园
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基于手持激光雷达与架站激光雷达的林木调查对比研究 被引量:1
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作者 岳元征 邓愫愫 +1 位作者 余世超 刘航 《绿色科技》 2024年第16期273-280,共8页
为验证手持LiDAR和架站LiDAR在不同林地类型条件下的适用性,提高森林资源调查的效率与精度。以浙江农林大学周边林地为研究区域,根据地形坡度、林下灌木情况,以及林分密度等因素设置3块代表性样地,综合对比两种扫描方式的时间效率、所... 为验证手持LiDAR和架站LiDAR在不同林地类型条件下的适用性,提高森林资源调查的效率与精度。以浙江农林大学周边林地为研究区域,根据地形坡度、林下灌木情况,以及林分密度等因素设置3块代表性样地,综合对比两种扫描方式的时间效率、所获点云质量、单木分割与参数提取的精度。结果表明:手持LiDAR扫描时间效率为架站LiDAR的2倍以上,但所得单木点云表现出较大的噪点;缓坡地形条件下,基于架站LiDAR获取的点云数据,80%以上的单木胸径闭合度大于等于50%,高于手持LiDAR;相同样地条件下,基于两种扫描方式所得点云单木自动分割精度趋于一致,均在75%以上;架站LiDAR点云数据提取胸径的均方根误差(1.499~1.774 cm)小于手持LiDAR,而架站LiDAR点云数据提取树高的均方根误差(1.439~1.953 m)大于手持LiDAR。手持LiDAR和架站LiDAR对于单木参数提取均具有较好的效果,其中手持LiDAR扫描效率高但精度略低于架站LiDAR,架站LiDAR点云数据能更有效地反映树木形态,但作业效率较低。 展开更多
关键词 手持LiDAR 架站LiDAR 单木分割 单木参数提取
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毛竹向杉木林扩张不同程度林分空间结构遥感量化分析 被引量:1
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作者 陆雪婷 曹碧凤 +4 位作者 杨樟平 严夏帆 宋贤芬 余坤勇 刘健 《西北林学院学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期184-193,共10页
林分空间结构是影响林木生长过程、森林生态系统结构和功能的重要因素,研究毛竹扩张杉木林的空间结构变化规律,对毛竹扩张防控及精准经营具有重要意义。以天宝岩自然保护区的毛竹-杉木混交界面为研究对象,设置不同扩张程度,基于无人机... 林分空间结构是影响林木生长过程、森林生态系统结构和功能的重要因素,研究毛竹扩张杉木林的空间结构变化规律,对毛竹扩张防控及精准经营具有重要意义。以天宝岩自然保护区的毛竹-杉木混交界面为研究对象,设置不同扩张程度,基于无人机遥感影像,实现林分单木位置提取及毛竹和杉木识别;结合Voronoi图,获取林分空间结构相关参数,构建林分空间结构评价指数,揭示毛竹向杉木林扩张不同程度林分空间结构变化特征。结果表明,林分平均角尺度、混交度、大小比数和林分空间结构评价指数分别为0.50~0.55、0.48~0.51、0.25~0.55、0.20~0.50,且随扩张程度的加深,均表现为先增后减的趋势,在毛竹和杉木数量占比接近1∶1时,空间结构评价指数达到最大值,林分空间结构整体最优。研究所构建的林分空间结构评价指数,可以有效地反映林分空间结构的整体状况,为揭示毛竹扩张杉木林演化机制提供基础数据。 展开更多
关键词 毛竹扩张 空间结构 单木提取 无人机遥感 VORONOI图
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基于无人机倾斜航空影像的树冠体积测算方法 被引量:25
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作者 于东海 冯仲科 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期90-97,共8页
树冠是结构复杂的不规则体,对树冠体积的精确测定一直是树木测量研究中的难点问题。该文以消费级多旋翼无人机对目标树木进行倾斜摄影获取的多角度航空影像为基础,通过空三加密处理生成目标树木的三维点云模型;用等高线法分割树冠点云,... 树冠是结构复杂的不规则体,对树冠体积的精确测定一直是树木测量研究中的难点问题。该文以消费级多旋翼无人机对目标树木进行倾斜摄影获取的多角度航空影像为基础,通过空三加密处理生成目标树木的三维点云模型;用等高线法分割树冠点云,并确定树冠最优分割层数;用投影法对点云数据进行转化,并选取测算点计算树高和树冠任意横截面积;对分割后各规则体的体积进行累加获得树冠体积。结果表明:8棵目标树木的树高测算值相对误差为1.46%~4.10%,平均相对误差为2.88%;树冠体积测算值的相对误差为6.95%~12.39%,平均相对误差为9.42%;精度均可满足林业调查中对于树高和树冠体积测量结果的要求。利用无人机倾斜航空影像建立单木的三维点云模型并进行树冠体积测算的方法是可行且有效的,该方法可为研究单木树冠几何参数的提取提供参考。 展开更多
关键词 无人机 图像处理 林业 倾斜摄影 点云数据 单木参数提取 树冠体积
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Ultrasonic-assisted extraction of pectin from chaenomeles 被引量:2
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作者 李新社 刘争艳 陆步诗 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第11期4115-4120,共6页
Ultrasound was applied for the extraction of pectin from chaenomeles. The content of pectin was evaluated by carbazole colorimetric method. Based on the results of the single factor experiment and the orthogonal tests... Ultrasound was applied for the extraction of pectin from chaenomeles. The content of pectin was evaluated by carbazole colorimetric method. Based on the results of the single factor experiment and the orthogonal tests, the optimum extraction parameters are as follows: the solid-to-liquid ratio is 1:4 g/m L, the ultrasonic power is 320 W, the ultrasonic-assisted extraction temperature is 60 °C, the ultrasonic-assisted extraction time is 50 min, and p H value is 2.0. Compared with acid hydrolyze methods, the extraction time of the present technique decreases from 70 min to 50 min, and the extraction yield increases from 1.39% to 2.61%. The results show that ultrasonic-assisted extraction is time-saving and highly efficient, so it provides a new way to extract pectin from chaenomeles. 展开更多
关键词 chaenomeles pectin orthogonal experiments
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基于立木拓扑特征的ULS-TLS点云融合算法——以银杏人工林为例
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作者 李纪霖 孙圆 +4 位作者 纪北京 张忻慧 温小荣 刘玉华 余鹏飞 《中南林业科技大学学报》 2025年第8期29-40,共12页
【目的】基于树木位置构建立木拓扑特征(Topological characteristics of standing trees,TCS)融合算法,尝试配准融合不同平台点云数据以提取高精度的单木测树因子。【方法】在平地、坡地2种地形林地对银杏人工林进行有叶、无叶2期扫描... 【目的】基于树木位置构建立木拓扑特征(Topological characteristics of standing trees,TCS)融合算法,尝试配准融合不同平台点云数据以提取高精度的单木测树因子。【方法】在平地、坡地2种地形林地对银杏人工林进行有叶、无叶2期扫描。将地基激光扫描获得的地面点云数据作为源点云,将无人机载激光扫描获得的空中点云数据作为目标点云,分别提供地面拓扑特征和冠层最高点拓扑特征。在设定的标准差圆搜索域内运用K近邻(K-nearest neighbor,KNN)算法搜索各树位置邻域内相近邻的树位置点,构建形成不规则三角网(Triangulated irregular network,TIN)对。通过计算每对TIN中三角形的角度和面积相似性构建相似性矩阵TSM(Triangular similarity matrix,TSM),进而构建得分矩阵,找到最大得分TIN对中匹配的“树-树”对。提取2类拓扑点集以计算转换参数并应用到目标点云完成粗配准,最后利用ICP算法完成精配准融合,提取各平台及融合点云的单木测树因子并进行精度评价。【结果】1)基于TCS算法粗配准后的点云数据集精配准融合误差(RMSE_((reg)),R_(MSE(reg)))均小于0.170 m,无叶期平地和坡地的R_(MSE(reg))分别下降了0.237、0.445 m,有叶期平地和坡地的R_(MSE(reg))分别下降了0.046、0.170 m。平地误差均低于坡地,无叶期平地R_(MSE(reg))(0.088 m)较有叶期(0.146 m)降低39.7%,无叶期坡地R_(MSE(reg))较有叶期降低42.6%,验证了无叶期配准效果较有叶期更优,同一棵树的树冠和树干部分融合效果得到改进,树干与树冠部分偏移量进一步降低;2)融合点云提取胸径的相对系数(R^(2),R)为0.944~0.992,均方根误差(RMSE,R_(MSE))为1.734~2.108 cm,与TLS点云的提取结果相差不大;3)融合点云提取的树高在有叶及无叶期均取得最优效果,R为0.825~0.902,RMSE为0.995~1.840 m,优于TLS与ULS点云;4)融合点云提取冠幅的结果较优,R为0.817~0.861,R_(MSE)为0.963~1.334 m。【结论】融合点云提取的单木测树因子精度验证了该算法在研究区的适用性,为ULS-TLS激光扫描技术在复杂冠形及不同时相、不同地形条件下林地调查中的应用推广提供了新方法。 展开更多
关键词 激光雷达 点云融合算法 单木测树因子提取 银杏人工林
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