大空間三維激光掃描系統(tǒng)在林業(yè)工程的應用

FARO Laser Scanner LS大空間三維激光掃描系統(tǒng)在許多領域諸如采礦、工程、城市規(guī)劃、建筑 、鐵路等都有廣泛的應用。工作原理是由一個激光發(fā)生器裝置發(fā)射激光到高速旋轉的鏡面上， 經鏡面反射使激光發(fā)射到周圍環(huán)境的物體上，通過物體的反射，激光接收器接收反射回來的激 光，再根據在設備中的距離傳感器和編碼器角度的計算，從而獲得物體的空間三維點云數據。 談及在中國的應用，當然不得不說到它在河北省林業(yè)調查規(guī)劃研究中的成功應用。

河北省林業(yè)調查規(guī)劃設計院是現今河北省林業(yè)調查規(guī)劃設計資質最高的設計單位。其主要工作是負責全省的森林資源動態(tài)監(jiān)測、林業(yè)項目前期的可研的編寫以及后期驗收等工作。

在工作中，得出一棵樹的體積是林業(yè)調查工作經常遇到的問題。解決這一問題的數學方法是： 在樹木（林業(yè)上稱樣木）的一米三處量其直徑（林業(yè)上稱胸徑），然后將樹伐倒，按一米區(qū)分段分解全樹，每一段分別按臺體求積，最后相加得出全樹體積。采得大量樣本后，就可以得到一個胸徑對應一個體積的一組數據。然后對胸徑與體積進行回歸分析，最后得出胸徑與體積之間的關系方程。在以后測量過程中，只需量取一個胸徑尺寸就能知道該樹木有多大體積，在林業(yè)上稱之為蓄積。

蓄積問題是林業(yè)調查工作最重要的任務之一，它是描述林木的重要單位。1978年河北省采用立木伐倒求積的辦法編制出一套涉及五個樹種的蓄積表，在林業(yè)上稱一元立木求積表，以供生產使用，該表一直沿用至今。但是在現今的生產中不斷發(fā)現該表誤差較大，不能滿足當前的生產需要，于是推出一套新表的需求就迫在眉睫了。由于伐木求積需要耗費大量財力物力，因此 ，立木求積一直成為林業(yè)方面要解決的難題！

FARO Laser Scanner LS大空間三維激光掃描系統(tǒng)給他們的研究應用帶來了許多高效之處。它可在不到一分鐘時間內掃描獲取周圍環(huán)境八百萬個像素，比同類型三維激光掃描儀速度快一百倍，減少了現場捕捉數據所需時間，提高了工作效率和數據采集的收益性。

河北省林業(yè)調查規(guī)劃設計院在新技術的革新應用方面一直走在全國的同行業(yè)的前列。2005年11月該院購置了一臺FARO Laser Scanner LS大空間三維激光掃描儀，由該院資源監(jiān)測室主任史軍海具體負責使用。經過較短時間的培訓，用戶很快掌握了機器的使用，并且，由自己開發(fā)了專用的分析軟件，成功地解決了立木求積的科學難題。

首先，在野外定好測量點后，用三角架架起Laser Scanner LS，開始進行激光掃描以獲取精確的三維點云數據，從而精確地計算出樹木各段枝干直徑的大小，無需通過砍伐樹木來獲取數據。

其次，一次掃描可以獲取多棵樹木數據，從而可以精確地計算出每一棵樹每一枝干直徑的大小，不再需要用類似計算的方法來統(tǒng)計整個樹木的體積，大大地提高了數據的準確性。再者，人員不再需要長時間待在野外測量，只需花不到5分鐘的時間就可以獲取150米范圍內的樹木的數據。

經過近半年的售后跟蹤，該院資源監(jiān)測室主任史軍海總結了一下使用Laser Scanner LS的特點：

1 速度快：在不到一個月的時間內：在河北的五市、區(qū)采得樣本樹三千余株，使得到的方程更加具有廣譜性、區(qū)域代表性。
2 精度高：與實際測量得到的數據相差不到二毫米。
3 運轉穩(wěn)定：機器經歷了河北野外的嚴冬、春天的風沙，穩(wěn)定運行近2000次，未出現任何故障。
4 減輕了測量工作量：按傳統(tǒng)方法一棵樹需要四人一天的工作，而現在兩個人不到一個月就采得樣木三千余株。

史軍海主任評價此方法：在與全國同行業(yè)的交流后，被大家一致認為是逸今為止最先進的測樹方法。他表示，今后還會推薦FARO Laser Scanner給更多業(yè)內的同行，分享高科技帶來的成果。(end)