基于移动多线激光雷达扫描的树冠叶面积估计方法

摘要：

移动单线激光雷达(Laser detection and ranging,LiDAR)扫描(Mobile single-layer LiDAR scanning,MSLS)树冠叶面积估计方法使用单一视角的单线激光雷达采集树冠点云数据,获取的冠层信息不够全面,限制了树冠叶面积估计精度.本文提出一种基于移动多线LiDAR扫描(Mobile multi-layer LiDAR scanning,MMLS)的树冠叶面积估计方法,使用多线LiDAR从多个视角采集树冠点云数据,提升树冠叶面积估计精度.首先,将多线LiDAR采集的点云数据变换到世界坐标系下,通过感兴趣区域(Region of interest,ROI)提取出树冠点云.然后,提出一种MMLS树冠点云融合方法,逐个融合单个激光器采集的树冠点云,设置距离阈值删除重复点,添加新点.最后,构建MMLS空间分辨率网格,建立基于树冠网格面积的树冠叶面积估计模型.实验使用VLP-16型多线LiDAR传感器搭建MMLS系统,设置1、1.5 m 2个测量距离和间隔45°的8个测量角度对6个具有不同冠层密度的树冠进行数据采集,共得到96个树冠样本.采用本文方法,树冠叶面积线性估计模型的均方根误差(Root mean squared error,RMSE)为0.104 1 m2,比MSLS模型降低0.057 8 m2,决定系数R2为0.952 6,比MSLS模型提高0.067 5.实验结果表明,本文方法通过多线LiDAR多视角树冠点云数据采集、MMLS树冠点云融合和空间分辨率网格构建,有效提升了树冠叶面积估计精度.

关键词：树冠叶面积、多线激光雷达、移动激光扫描、点云融合、空间分辨率网格

所属期刊栏目：55

分类号：S127;S126(农业物理学)

资助基金：国家重点研发计划2022YFD2202105

在线出版日期：2024-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：308-315,480