1. 研究目的与意义

本课题考核学生编制计算程序的能力，培养学生利用三维激光扫描的能力，引导学生将测绘技术应用于林业领域。

同时应用三维激光扫描测量技术, 对树木冠体进行扫描测量, 获得其树木冠体精准 点云 数据, 通过点云 数据模型, 获得其测树因子, 改变了传统森林调查进行伐木量测的方法, 同时, 利用 点云 数据对树冠实体三维空间形态进行研究, 建立不规则树冠体积测计数学模型, 对树冠体积进行计算, 其值比传统的树冠体积计算更接近实际正实值, 它的应用与研究为森林三维绿量的计测提供了一种新的精准快速方法

2. 国内外研究现状分析

基于三维激光扫描仪的单株树木模型建立及材积量计算是个比较注重实践性的课题，研究主要涉及三维激光扫描测量技术，三维建模，材积量计算程序编制等几个方面。我们必须首先要了解、熟悉上述学科和领域，在此基础上才能有效进行实验研究。有许多学者和专家致力于此领域。（1）郑德华、雷伟刚曾详细介绍了获取地面空间多目标三维数据的激光影像扫描测量技术，阐述了地面三维激光影像扫描仪工作的基本原理及一些仪器的性能指标和特点，并对地面三维激光影像扫描仪的应用领域进行了分析。^[1]（2）袁夏也曾在其硕士论文中根据点云数据重建过程中的建模流程总结点云数据处理中的关键技术包括多视点云拼接算法、点云网格化算法、模型简化算法及多分辨率表示等，并对平面剖分算法进行仿真实验。^[2]（3）马立广也在其硕士论文中对地面三维激光扫描技术进行研究，他首先介绍了地面三维激光扫描系统的工作原理,对多种不同的三维激光扫描仪进行详细的类别划分。对系统的定位定向和坐标系统的转换问题作了探讨。接着分析了系统获取数据过程中的误差来源以及误差对扫描获取点云数据精度的影响。然后针对扫描点云数据处理的基本步骤对点云处理算法,如点云的识别,边缘信息的提取,多幅扫描的匹配连接,表面模型的建立,数据的存储和检索作详细的描述。 最后,针对实际的扫描试验,对获取的几类点云数据进行处理分析,并在AutoCAD平台上实现点云实体表面模型的重建及建筑物结构线的提取,就建筑物的结构线长度与传统测量方法获取的数据作比较分析,给出一些有意义的结论和建议。^[3]（4）三维激光扫描仪作为一种新型的非接触式海量高精度数据获取手段,在国内外已经得到了广泛的应用。如何处理和应用这些数据也成为目前研究的热点。钱建国，赵军武等曾对三维激光扫描仪获取的数据与应用进行了研究。他们从三维激光扫描仪在石化管网,精准林业测量,建筑物精细建模和逆向工程等方面详细阐述了徕卡HDS三维激光扫描仪数据Cy-clone,AutoCAD,MicroStation等软件中的处理与应用的方法。^[8]（5）吴春峰、陆怀民等就三维激光扫描系统在测树中应用进行了研究，阐述了三维激光扫描系统的原理，并对激光扫描系统在测树中的应用作了初步分析。通过与传统测树方法进行比较可知，在测树效率、三维建模、模型化精度以及数据处理等方面，三维激光扫描系统都具有较大的优越性。^[12] （6）吴静,靳奉祥,王健等研究了基于三维激光扫描数据的建筑物三维建模，给出基于三维激光扫描测量仪所获得的点云数据来实现建筑物三维建模的方法。介绍了三维激光扫描测量仪的系统组成与工作原理,给出对点云数据处理的过程和方法,阐述建筑物三维建模的方法,并用实例介绍整体方法的实现过程和效果。^[15]

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：利用三维激光扫描仪采集单株树木的点云数据，利用扫描仪自带的软件进行拼接，去噪处理，形成正确的三维模型，在模型上量取树高及多个直径，采用分区求积的方法，编制程序计算其材积量。

研究计划：

1．文献资料搜集，2014.02.162014.02.23。

2．浏览整理文献资料，2014.02.242014.03.01。

4. 研究创新点

1．利用三维激光数据的经典处理方法，对单株树木进行模型建立。

2．研究了如何用程序语言实现树木的材积量自动计算。