基于2D激光探测的立木胸径几何算法优化-农业机械学报.PDFVIP

２０１６年 ６月 农 业 机 械 学 报 第 ４７卷 第 ６期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１６．０６．０３８ 基于２Ｄ激光探测的立木胸径几何算法优化 １ １ １ ２ 王亚雄 　康　峰 　李文彬 　郑永军 （１．北京林业大学工学院，北京 １０００８３；２．中国农业大学工学院，北京 １０００８３） 摘要：目前林业测绘中使用２Ｄ激光扫描仪对树干立木胸径及位置的测定研究占据重要地位。针对 ３种较为常用 的几何类算法（弧长法、切线法和双余弦法），提出在近距离下利用补偿角对其测量值进行补偿的方案，研究了弧长 ２ 法与切线法补偿角随距离的变化关系，并进行回归分析，所得拟合方程的Ｒ均大于０８５。运用拟合方程在０～５５ｍ 范围内对实际树干进行验证，试验选取了５株杨树树干，通过算法补偿，半径与距离测量值的准确性均得到提高， 其中弧长补偿算法和切线补偿算法对半径的测量精度分别比未补偿前提高了 １０６和 １０７个百分点，补偿后的绝 对误差均值分别为４８ｍｍ和３８ｍｍ；补偿后距离测量值绝对误差均值可分别控制在 ６６０ｍｍ和 １５９ｍｍ以内。 试验证明２种补偿后的几何算法均可作为近距离下的林业测绘算法，其中切线补偿算法更优。 关键词：立木胸径；２Ｄ激光扫描仪；几何类算法；拟合方程 中图分类号：Ｓ２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１６）０６０２９００７ ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＧｅｏｍｅｔｒｙＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＤＢＨｏｆＳｔａｎｄｉｎｇ Ｔｒｅｅｏｎ２ＤＬａｓｅｒＤｅｔｅｃｔｉｏｎ １ １ １ ２ ＷａｎｇＹａｘｉｏｎｇ　ＫａｎｇＦｅｎｇ　ＬｉＷｅｎｂｉｎ　ＺｈｅｎｇＹｏｎｇｊｕｎ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ ２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｔｔａｋｅｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅＤＢＨａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｔａｎｄｉｎｇｔｒｅｅｂｙａ２Ｄｌａｓｅｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｃｕｒｒｅｎｔｆｏｒｅｓｔｒｙｓｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄｍａｐｐｉｎｇ．Ａ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｉｎｓｈｏｒｔｄｉｓｔａｎｃｅｓ ｃｏｎｔｒａｐｏｓｉｎｇｔｈｅｔｗｏｖａｒｉａｂｌｅｓｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｏｎｔｈｒｅｅｃｏｍｍｏｎｇｅｏｍｅｔｒｙａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ（ａｒｃｌｅｎｇｔｈｍｅｔｈｏｄ， ｔａｎｇｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｄｕａｌｃｏｓｉｎｅｍｅｔｈｏｄ），ａｎｄａｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｎｇｌｅｗａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｃｈｅｍｅ．Ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｒｙｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｎｇｌｅｓｆｏｒａｒｃｌｅｎｇｔｈｍｅｔｈｏｄａｎｄｔａｎｇｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｄｉｓｔａｎｃｅｓｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗａｓａｌｓｏｃａｒｒｉｅｄｏｎ，ａｎｄｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅ ２ ｏｂｔａｉｎｅｄ（Ｒ ＞０８５ｆｏｒｅａｃｈｆｉｔｔｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎ）．Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｓｔｆｏｒｔｒｕｎｋｓｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓｉｎ