Kim 博士和他的團隊剛在澳大利亞的熱帶森林完成了2個月的現(xiàn)場工作。通過地面三維激光掃描儀和無人機載激光雷達(dá)分別進行數(shù)據(jù)采集，并進行數(shù)據(jù)融合，以此來進行森林系統(tǒng)的生物量估算。

比起其他的生態(tài)系統(tǒng)，森林生態(tài)系統(tǒng)更加的復(fù)雜。傳統(tǒng)的地面生物量估算方式是對砍伐標(biāo)準(zhǔn)木，然后基于標(biāo)準(zhǔn)木的體積直徑或高度等相關(guān)性進行估算，但這樣并不環(huán)保，而且代價昂貴。

3D-FOREST,是由比利時科學(xué)政策辦公室支持的長期項目。該項目的主要目的是通過激光雷達(dá)在三維場景下重建森林結(jié)構(gòu)，進行生物量估算。

這次在澳大利亞為期2月的野外作業(yè)，主要通過不同平臺采集的激光雷達(dá)三維數(shù)據(jù)，來量化澳大利亞五個熱帶地區(qū)的地上生物量和森林結(jié)構(gòu)。

地面三維激光掃描儀和無人機載激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)融合

該項目的概念是通過使用地面三維激光掃描(TLS)捕獲數(shù)據(jù)以創(chuàng)建具有高度細(xì)節(jié)的“虛擬森林”。意識到通過地面三維激光掃描儀的數(shù)據(jù)采集不足以完全覆蓋更大范圍的探索，我們補充了無人機LiDAR進行數(shù)據(jù)采集。這樣“自下而上”和“自上而下”的數(shù)據(jù)采集方式相互補充，有效提高地面生物量的估算水平。

Calders博士使用RIEGL VZ-400進行地面三維數(shù)據(jù)的采集，每個地塊(通常約1公頃)設(shè)置121個不同的掃描點。這種10米×10米網(wǎng)格模式最大限度地減少了數(shù)據(jù)遮擋，這是對樹木數(shù)字化重建來進行生物量估算的關(guān)鍵。

地面三維激光掃描儀在工作

項目組成員 ( Kim Calders, Louise Terryn , Barbara D’Hont)

與瓦赫寧根大學(xué)合作，使用RIEGL RiCOPTER無人機載激光雷達(dá)系統(tǒng)共同進行三維數(shù)據(jù)采集。每個站點大約覆蓋了15-20公頃的面積，數(shù)據(jù)密度約 幾百點/平方米。

熱帶森林對于無人機起降是非常具有挑戰(zhàn)性的，因為需要合理的空間和視距范圍。該項目選擇了澳大利亞陸地生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(TERN)的一部分場所作為起降場地，得以成功實施飛行任務(wù)。

RiCOPTER 無人機載LiDAR系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)獲取

通過激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進行可追蹤的生物量估算

從激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建“三維森林”可用于“虛擬收割”樹木，并通過計算它們的體積來計算質(zhì)量，將其大量的數(shù)字化。在過去幾年中，開發(fā)了算法以將樹木的三維點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為真實的樹木模型，稱為定量結(jié)構(gòu)模型(QSM)，能夠直接計算其體積。

樹木分割的示例

左：地面三維激光掃描儀采集的樹木點云;右：相應(yīng)的定量結(jié)構(gòu)模型(QSM)

這些三維結(jié)構(gòu)和生物量估算的空間分析，將使我們了解樹木結(jié)構(gòu)的空間模式和平均分布。

并且這些信息對于優(yōu)化的森林管理非常重要，同時也有助于更好地了解生態(tài)系統(tǒng)模型中森林結(jié)構(gòu)的空間變化。

(原文來自Dr. Kim Calders, 博士后)

RIEGL激光測量系統(tǒng)公司，致力于機載LiDAR和無人機LiDAR系統(tǒng)，移動三維激光測圖系統(tǒng)，地面三維激光掃描系統(tǒng)，工業(yè)三維激光掃描系統(tǒng)的研發(fā)，生產(chǎn)。RIEGL在高可靠性的硬件系統(tǒng)與點云數(shù)據(jù)上的創(chuàng)新為測量領(lǐng)域提供了強大的解決方案。

『中測瑞格測量技術(shù)(北京)有限公司』作為RIEGL中國區(qū)合作伙伴，針對RIEGL的全線產(chǎn)品，在全國進行RIEGL產(chǎn)品的推廣和銷售，致力于為廣大用戶提供優(yōu)秀的三維激光解決方案。