基于点云的古树名木测绘方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于点云的古树名木测绘方法和装置。所述基于点云的古树名木测绘方法包括：获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。采用本发明专利技术，能够提高对树木进行测绘的过程的效率，且能够提高测绘的准确度。

【技术实现步骤摘要】
基于点云的古树名木测绘方法和装置
本专利技术涉及测绘、计算机技术等领域，尤其涉及一种基于点云的古树名木测绘方法和装置。
技术介绍
古树名木是人类历史进程中保存下来的年代久远，且具有重大的科研、历史、文化等价值的树木。一方面，古树名木作为绿色历史文化遗产，不仅是一种不可再生的自然遗产，更是城市悠久历史的重要组成部分，是一个地区历史的特殊象征，因此具有独特的文化遗产价值。另一方面，古树名木作为绿色环保的守护神，对环境的改善和保护具有重要意义。但是在寸土寸金的城市中，古树名木的保护形势十分严峻。为了保护古树名木，2001年全国绿化委员会颁布《全国古树名木普查建档技术规定》：“要形成完整的古树名木资源档案，实行微机动态监测管理。古树名木档案每五年更新。”古树名木的测绘数据是一切保护措施的基础，也是古树名木档案的主要内容。准确详实的空间测绘数据不仅可以为古树名木的保护提供保障，还可以有助于有效利用城市空间，为城市规划、城市建设等提供有力支撑。现有的测绘方法为：测绘人员使用测距仪在多个测量点进行测量后，根据测量获得的数据进行测绘图的绘制。受现有的测绘方法的限制，当前的对树木的测绘仅能够记录古树名木的冠幅(树木的南北方向宽度和东西方向宽度的平均值)、胸围、树高等数据，而无法记录树木的长势。对树木的长势，现如今的测绘方法只能进行分级描述(一般分为“旺盛”、“一般”、“较差”、“濒死”、“死亡”5级)。显而易见地，现有的测绘方法由于依赖于人工测量与绘制，因此测绘过程效率低下，精度不高，且不能准确反映树木枝杆体系和枝叶长势。激光扫描技术是利用激光测距原理，通过不断改变激光束水平和垂直角获取被测物体表面三维坐标的一种非接触式主动测量技术。激光扫描技术是20世纪90年代中期激光应用研究的重大突破，改变了传统的单点采集数据的作业模式，能够快速自动连续地进行测量并生成相应的点云数据。这种测量模式为古树名木测绘的精细化、信息化提供了机遇。
技术实现思路
在现有技术“地面激光扫描仪测量地形的方法”(申请号201410326884.X)中，采用了地面三维激光扫描仪实现对地形的测量和对大比例尺地形图的绘制，使得外业测量效率与传统方法相比提高了3至4倍，且测量结果的准确率有所提升。受该“地面激光扫描仪测量地形的方法”的启发，本专利技术提出一种基于点云的古树名木测绘方法和装置，通过对该“地面激光扫描仪测量地形的方法”中所提供的地形测量方法作出改进，并将改进后的地形测量方法应用于对树木进行测绘的过程中，从而能够提高对树木进行测绘的过程的效率，且能够提高测绘的准确度。本专利技术提供的一种基于点云的古树名木测绘方法，具体包括：获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。进一步地，所述目标树木点云为树木枝干点云。进一步地，所述目标树木点云为树木枝叶点云；所述点云层的个数为一个；则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：计算所述点云层的垂直投影的外轮廓的东西向最大宽度及南北向最大宽度；计算所述东西向最大宽度及所述南北向最大宽度的平均值，获得所述目标树木的冠幅；根据所述目标树木的冠幅、所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述冠幅的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。进一步地，所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：计算与所述目标树木的胸围测量处相对应的点云层的垂直投影的外轮廓长度，并将所述外轮廓长度设置为所述目标树木的胸围；根据所述目标树木的胸围、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述胸围的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。进一步地，所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：计算所述目标树木点云的水平投影的外轮廓的垂直最大长度，并将所述垂直最大长度设置为所述目标树木的树高；根据所述目标树木的树高、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述树高的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。进一步地，所述测绘结果中包括所述目标树木的树木三维模型；则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：根据每个所述点云层的平面图及所述目标树木点云的立面图，生成所述目标树木的树木三维模型。进一步地，所述测绘结果中包括所述目标树木与所述目标树木的周围环境的位置关系平面图和位置关系立面图；则在所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果之前，还包括：获得所述扫描设备扫描所述周围环境所生成的周围环境点云；根据所述周围环境点云获得周围环境平面图和周围环境立面图；则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：将所述周围环境平面图与至少一个所述点云层的平面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系平面图；以及，将所述周围环境立面图与所述目标树木点云的立面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系立面图。相应地，本专利技术还提供了一种基于点云的古树名木测绘装置，具体包括：目标树木点云获得模块，用于获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；目标树木点云分割模块，用于对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；平面图获得模块，用于提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；立面图获得模块，用于提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；以及，测绘结果生成模块，用于根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。进一步地，所述目标树木点云为树木枝干点云。进一步地，所述目标树木点云为树木枝叶点云；所述点云层的个数为一个；则所述测绘结果生成模块，具体包括：投影轮廓宽度计算单元，用于计算所述点云层的垂直投影的外轮廓的东西向最大宽度及南北向最大宽度；树木冠幅计算单元，用于计算所述东西向最大宽度及所述南北向最大宽度的平均值，获得所述目标树木的冠幅；以及，第一测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的冠幅、所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述冠幅的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。进一步地，所述测绘结果生成模块，具体包括：树木胸围计算单元，用于计算与所述目标树木的胸围测量处相对应的点云层的垂直投影的外轮廓长度，并将所述外轮廓长度设置为所述目标树木的胸围；以及，第二测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的胸围、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述胸围的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。进一步地，所述测绘结果生成模块，具体包括：树木树高计算单元，用于计算所述目标树木点云的水平投影的外轮廓的垂直最大长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，包括：获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，包括：获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。2.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述目标树木点云为树木枝干点云。3.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述目标树木点云为树木枝叶点云；所述点云层的个数为一个；则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：计算所述点云层的垂直投影的外轮廓的东西向最大宽度及南北向最大宽度；计算所述东西向最大宽度及所述南北向最大宽度的平均值，获得所述目标树木的冠幅；根据所述目标树木的冠幅、所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述冠幅的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。4.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：计算与所述目标树木的胸围测量处相对应的点云层的垂直投影的外轮廓长度，并将所述外轮廓长度设置为所述目标树木的胸围；根据所述目标树木的胸围、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述胸围的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。5.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：计算所述目标树木点云的水平投影的外轮廓的垂直最大长度，并将所述垂直最大长度设置为所述目标树木的树高；根据所述目标树木的树高、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述树高的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。6.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述测绘结果中包括所述目标树木的树木三维模型；则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：根据每个所述点云层的平面图及所述目标树木点云的立面图，生成所述目标树木的树木三维模型。7.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述测绘结果中包括所述目标树木与所述目标树木的周围环境的位置关系平面图和位置关系立面图；则在所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果之前，还包括：获得所述扫描设备扫描所述周围环境所生成的周围环境点云；根据所述周围环境点云获得周围环境平面图和周围环境立面图；则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：将所述周围环境平面图与至少一个所述点云层的平面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系平面图；以及，将所述周围环境立面图与所述目标树木点云的立面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系立面图。8.一种基于点云的古树名木测绘装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，宋杨，邓洁茹，秦红艳，严丽敏，
申请(专利权)人：广州市城市规划勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44