测量和计算森林蓄积参数的方法技术

一种测量和计算森林蓄积参数的方法，属于用全景扫描的激光测距传感器对林地测量和计算森林蓄积参数的方法，按如下七个步骤进行：一是用激光测距传感器扫描林分，二是获取胸径，三是计算每公顷胸高断面积，四是计算平均胸径，五是树干密度，六是计算不同高度的植被覆盖率，七是求得林木分布空间的坐标格局；采用本非接触方式测量和计算森林蓄积参数，快捷、方便、准确、效率高、劳动强度低，同时能提供现有方法还不能提供的垂直方向不同高度的植被覆盖率，用于与航空遥感和航天遥感信息相结合估计森林蓄积和森林生物量等优点。

【技术实现步骤摘要】
【
】本专利技术属于一种用全景扫描的激光测距传感器对林地。【
技术介绍
】森林蓄积参数的测定，公知公用的角规测量方法虽然劳动强度大、效率不高，但角规原理仍然保持了它的技术优势。角规在过去半个多世纪经历了多次改进，但基本原理仍然未变。对于区域森林蓄积量、生物量的估计，一般采用地面抽样或遥感结合地面抽样的方法进行。遥感方法也需要地面调查数据配合建模。地面调查方法主要有样地调查和角规调查两种。前者需要对每株树进行测量，工作量大、耗时长。后者用角规绕测，工作量大幅度减少，但得到的信息单一，只有单位面积胸高断面积。如何高效获取地面调查信息仍然是森林资源监测中亟待解决的问题。为此，结合角规原理和新的自动化扫描仪，设计一种配套的，显得十分必要。所设计的方法力求操作简单、高效、劳动强度低，通过在选定地点自动环绕扫描获取林木的株数、平均胸径、胸高断面积、密度、空间坐标和不同高度的森林植被覆盖率等多种森林特征信息，极大地丰富了森林调查信息内容,大大缩短了信息获取时间；由于其能获得森林立木垂直面的扫描信息，用于配合航天、航空遥感信息进行生态环境与森林状况监测，无疑具有重大的现实意义。对此，经检索和市场调查，尚未发现有相关的资料报道和仪器面市。`【
技术实现思路
】本专利技术需要解决的技术问题是针对森林资源监测应用需求，采用激光传感器和单片机相结合的技术，设计一套能对森林进行扫描并能输出森林密度、单位森林面积的林木胸高断面积、林分平均胸径等的。解决上述技术问题采用如下技术方案:本按如下步骤进行:(I)用激光测距传感器扫描林分:在森林中，将全景扫描仪安装于三脚架上1.3米高位置，调整至水平后，开始360度环绕扫描，得到周围所有树木与扫描仪之间的距离(参见图4、图5)；(2)获取胸径:逐一扫描每一株树，定O为扫描仪位点，C为树干中心点，扫描仪匀速步进，其相邻两个扫描点之间的夹角ω相等，即Z EOG =Z GOC2 =Z C2OH =Z HOF =ω (参见图1)，ω由步进电机转速和激光扫描速率确定；以OE和OF之间的平分线OC为斜边构成的直角三角形EOC和COF相等，有Z EOF=a , Z EOC = Z COF = α /2，设 R = 0C，R' = OE = OF,则树木胸径# = 2RsilK^ ) ； EC、FC，AC、BC相等，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量和计算森林蓄积参数的方法，其特征是按如下步骤进行：(1)用激光测距传感器扫描林分：在森林中，将全景扫描仪安装于三脚架上1.3米高位置，调整至水平后，开始360度环绕扫描，得到周围所有树木与扫描仪之间的距离；(2)获取胸径：逐一扫描每一株树，定O为扫描仪位点，C为树干中心点，扫描仪匀速步进，其相邻两个扫描点之间的夹角ω相等，即∠EOG＝∠GOC2＝∠C2OH＝∠HOF＝ω，ω由步进电机转速和激光传感器扫描速率确定；以OE和OF之间的平分线OC为斜边构成的直角三角形EOC和COF相等，有∠EOF＝α，设R＝OC，R′＝OE＝OF，则树木胸径EC、FC，AC、BC相等，为α＝kω，k为在此树干外表实际扫描点数；对第i株树表面，从E点经G、C2、H到F逐点扫描，其返回距离从OE、OG、OC2到OH、OF，由大到小、再由小到大变化，当达到相等时表示对第i株树扫描结束；第i株树胸径di、扫描点O距树木中心点C的距离Ri以及扫描点O距树干上E点(或F点)的距离R′i的关系是：Ri′=Ri2-(Di/2)2;(3)、计算每公顷胸高断面积：根据角规原理，用Di和Ri′计算每公顷胸高断面积；①计算判定标准：因行业内公用的角规杆长500mm，标准缺口宽10mm，即OC′＝500mm，A′B′＝10mm；根据相似三角形原理，让视线从O点出发，通过缺口A′B′观察树干，能与缺口相切或相割的树干直径d应大于或等于一个标准直径d标，有：因A′C′OC′=1/50,则有：这里的d标随距离OE变化；②角规计数：对于每一株被扫描样木，计算d标值，并用之与被扫描样木的实际胸径di比较，当胸径di大于d标时计1，当胸径di等于d标时计0.5，否则计0，即：角规计数汇总即为林分每公顷胸径断面积G；G=Σi=1ngi单位：m2/hm2；(4)计算平均胸径：在步骤(2)的基础上，求算所测范围内林木的平均胸径d‾=1nΣi=1ndi2(5)计算树干密度：树干密度是林木胸高断面积与相应范围的土地面积之比；根据步骤(3)测得林分每公顷胸高断面积G，计算树干密度(以万分数表示)：(6)计算植被覆盖率：根据步骤(1)获得所有对象的距离，这些对象包括达到胸高位置的乔木、灌木植被，扫描返回植被数据的个数m1.3与全部扫描数据个数n1.3之比为胸高位置的植被覆盖率VC1.3，并以百分数表示；VC1.3＝m1.3/n1.3*100％其中，下标1.3表示扫描高度为1.3米，即可在不同高度扫描获得不同高度的植被覆盖率；(7)求得林木分布空间坐标格局：根据步骤(2)，在已有每株树木胸径和树木与扫描仪之间距离的基础上，按扫描仪的步进转速ω和激光传感器测量速率f，确定以 扫描仪为圆心的每株树相对空间坐标(θ，R)；其中，θ为树木中心点距扫描起始线的角度，R为树木中心点距扫描仪中心点的距离；由于步进电机每前进1步激光传感器扫描1次，水平转动角度为ω，如果扫描仪自扫描开始到完成第i株树干上的最后一个点扫描，共接收n次扫描数据，即步进电机运行了n步，则该树干表面最后一个扫描点相对于扫描起始点的角度为ω×n，该树干中心相对于起始点的角度为θi＝ω×n?α；距离第i株树的坐标为(θi，Ri)。FDA0000426144350000011.jpg,FDA0000426144350000012.jpg,FDA0000426144350000013.jpg,FDA0000426144350000021.jpg,FDA0000426144350000022.jpg,FDA0000426144350000024.jpg,FDA0000426144350000025.jpg,FDA0000426144350000031.jpg,FDA0000426144350000033.jpg,FDA0000426144350000041.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种测量和计算森林蓄积参数的方法，其特征是按如下步骤进行: (1)用激光测距传感器扫描林分:在森林中，将全景扫描仪安装于三脚架上1.3米高位置，调整至水平后，开始360...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茂震，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：