[發明專利]一種激光光尺影像測樹裝置及其測樹方法

有效

• 申請號: 201210279025.0
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102980510A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 孟繁志;劉德慶;彭玉泉
• 申請（專利權）人: 孟繁志
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02;G01B11/08;G01B11/24
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 劉明華

技術領域

本發明涉及林業測量領域，具體涉及激光光尺影像測樹裝置及測樹方法。

背景技術

在林業調查中，需要對樹木的樹高、胸徑、冠形、蓄積量以及生物量等因子進行量化。其中，樹高指樹木從地面上根莖到樹梢之間的距離或高度；胸徑指距根莖1.3m處的樹木直徑；冠形指的是樹冠形狀，樹冠為樹的第一個主枝或第一個分枝以上的部分；材積是指任何形式的木材體積；森林蓄積量是指一定森林面積上存在著的林木樹干部分的總材積；生物量是森林植物群落在其生命過程中所產干物質的累積量。

目前，森林羅盤依然是完成森林調查任務的主要工具，森林羅盤主要用于磁定向及距離、水平、高差、坡角等測量工作。使用森里羅盤測樹的主要問題在于：

1、各地的地磁場不同，磁偏角不同，所以需要修正磁偏角，處理過程煩瑣；

2、受礦石、高壓線、金屬、電磁波的干擾的影響造成測量的誤差大；

3、精度低、自動化程度低，造成處理和測量效果差。

角規是林業上普遍采用的林分測定工具。目前，最先進的角規測樹儀仍然是Bitterlich,W.發明的林分速測鏡。但在外業調查實際操作過程中，即便使用最先進的角規測樹儀進行林分測定，仍然存在很大的誤差：

1、繞測位置前移引起的誤差。人體站立位置不與地面垂直,按角規擴大圓原理,就會產生誤差。

2、觀測位置不準引起的誤差。由于地形、林下灌木的影響,人的視線不能準確瞄準樹干1.3ｍ處,從而產生微差。

3、由于坡度引起的誤差。傳統角規測樹儀適合于在平地使用，當在坡地上使用時，只能粗略地進行整體坡度改正，而對每株計數木進行坡度改正較麻煩，工作量大。

因此，采用傳統角規測定林分造成的麻煩與誤差是不可避免的。

此外，在其他信息采集領域中，利用現有的采集設備也會產生誤差：

1）三維城市建模

城市三維建模前的數據采集一般是通過航拍、機載雷達、車載雷達、站式三維激光成像模塊，全站儀等設備來完成。在建完白模后，還需現場為每棟房屋拍照貼紋理，以實現虛擬現實場景。現有的建模方法均是利用遙感影像結合地圖的采集方法，例如：Arcgis、microstation以及Arcglobe等方法。

上述傳統城市三維建模辦法帶來的問題是：

a）投入成本巨大，一臺機載或車載雷達需1000萬人民幣；

b）測量周期太長，機載雷達需要在空運協調和天氣良好的前提下才可飛行，站式三維激光成像模塊測量一個目標物需要半小時；

c）后期處理復雜，根據三維激光成像模塊掃描后的點云數據建好白模后，還需到現場拍照取紋理。

2）國土調查

傳統國土調查常使用的方法有：

a）攝影測量后用解析式制圖方法，精度可達到1：2000

b）實時動態載波相位差分技術RTK結合全站儀的方式；

上述方法為可以解決絕對坐標系統下的“一張圖”工程，而面對有建設和變化的區域，如果沒有控制點，需要找到國家大地測量的控制點或用無人機飛行，上述方法帶來的問題是成本太高、效率太低。

3）水利普查

水利普查中的水土流失量是通過計算土壤侵蝕度來表示的。在土壤侵蝕監測時一般采用土壤侵蝕器進行測量。

這種方法帶來的問題是儀器體積巨大，攜帶不便，工作效率低。

4）生態環保

目前生態調查、景觀格局調查中對群落外貌、層次、特征等相關的信息描述，僅僅是定性描述，不能提取很有效的數據信息。

如果采用站式三維激光成像模塊來解決生態群落之間的空間信息和相關性，帶來的問題是設備的體積、重量大，野外攜帶極其不便；如果采用普通攝影的方式，則還是只能觀察定性關系，無法提取到有效的空間信息數據作為支撐。

5）考古發掘

由于考古發掘現場的特殊性，使其必須在不破壞古文物現場的前提下，提供發掘所需的有效數據作為依據，且能實現不可到達區域的測量。

目前，部分考古發掘采用站式三維激光掃描的辦法，此方法除儀器的體積、重量大，野外攜帶極其不便外，其數據量大，處理時間長，不便于為野外挖掘工作現場提供及時有效的數據支持，延長了野外考古的工作時間；

6）家裝工程

目前在家裝工程中，對室內的距離測量一般使用手持測距儀，此方法方便快捷。但是，手持測距儀僅僅只能夠測量距離，測算家裝價格和用料方面的功能。

7）日照分析