一、現狀與困難

林業數表是社會經濟活動和森林經營的基準度量衡。一般林業數表不能滿足社會需求，一定程度上影像了森林經營管理和資源流轉。如果用解析木編制數表，就要選取樣木、伐倒測定、截取圓盤。作業方法的原始造成林業調查工作者效率低下，任務量繁重，難以在單位時間內很好的完成工作任務，作業手段的簡單粗暴，也會對植物生長造成一定的破壞，不利于生態環境的保護。

二、技術優勢

       （一）技術特點

隨著三維激光掃描技術的出現，結合高精度的三維激光掃描儀、相關林業調查、植被分析軟件，可以通過三維點云數據快速保存被調查植被的各方面信息，在這個信息基礎上，可以方便提取植物樹冠、胸徑等數據，方便進行林業數據分析和保存，通過軟件自動化提取參數的模塊，可以大批量、高效率的獲取所需要的數值，相比傳統數據采集手段來說，可以做到既快又準，而且在獲取某些植被的關鍵參數上，也不用砍伐樹木來獲取植被信息了，保證了生態的可持續發展，將林業調查對環境的傷害程度降低。

       （二）設備概況

Z+F IMAGER系列三維激光掃描儀是世界上精度較高的相位式三維激光掃描儀，最高噪聲精度可達0.2mm，有效測量距離最高可達360米，內置相機可生成8000萬像素的高分辨率影像數據，并生成真彩色點云數據。最大測點速率超過一百萬點每秒，保證在長距離下高質量的數據結果。360°×320°的視野保證了超廣的掃描范圍，同時最大減少了掃描站數。采用內置GPS、IMU、Compass等定位傳感器，可以輔助進行外業快速無標靶定位拼接，真正實現了高效率的掃完即拼接。

Z+F IMAGER 5016三維激光掃描儀

Z+F IMAGER 5016三維激光掃描儀系統參數

三、解決方案

三維激光掃描在林業調查中的應用廣泛，根據不同的需求可以生成相應的成果。主要工作流程包括以下幾個步驟：

1. 在實施具體掃描計劃之前，需要制定嚴密的掃描方案，根據數據采集的精度要求和被掃描物體現場環境，確定掃描路線、掃描站數、儀器架站位置、掃描密度選擇。

2. 數據獲取，包括三維點云數據采集和紋理信息的獲取。

3. 點云數據預處理，主要包括點云的去噪，配準和點云著色，導出真彩色點云數據，后期成果應用于展示，包括植株高度、胸徑等關鍵因子采集，植株點云數據存檔。

四、案例分享

           （一）中國農大佳木斯建三江農場掃描

項目要求：真彩色三維點云，長勢分析

儀器使用：Z+F IMAGER 5010C、標靶球、三腳架

人員配備：外業2人，內業1人

麥田全景掃描圖

小麥局部點云詳圖

麥田點云（按照植物高矮顏色渲染）

樣品單株小麥

麥田激光點云數據采集完畢后，可將點云數據導入到專業的植被點云分析軟件中，提取需要的關鍵參數。

麥田植株高度平整度

通過小麥的植株高度來判定農作物的生長態勢，評估施肥、光照等因素對植物生長的影響。通過采集不同時期植物的點云數據，評估植物生長情況。

不同時間段植物生長量變化值

             （二）某林業調查設計院

項目要求：真彩色三維點云，植株胸徑、樹冠等

儀器使用：Z+F IMAGER 5010C、標靶球、三腳架

人員配備：外業2人，內業1人

樹木全景掃描圖1

樹木全景掃描圖2

單棵樹木點云提取

單棵樹木自動識別

樹高、胸徑自動提取

五、結論

通過三維激光掃描儀野外掃描獲取樣木三維空間信息及影像數據，并由相應軟件室內量取樣木任意高直徑，其測量精度完全能夠達到林業數表編制對直徑測量精度的要求，是測樹技術的完全創新，使編表更科學，可信度更高。點云數據不光可用于提取樹徑估，也可提供其他測樹因子如生物量、樹干相對位置和葉面積指數，進而實現對單木材積、林分總蓄積量的測量。利用三維激光掃描儀測量不用伐倒樣木的優點，可以進行高效、大數量、大范圍的樣木采集，這樣做在地域上具有很強的針對性，量體裁衣，保證了數表的高精度，依次分區、分類編制系列數表，付諸于生產實踐，對推進集體林業產權制度改革，建立現代森林資源流轉制度具有重要的現實意義。