大空間三維激光掃描系統在林業(yè)工程的應用

FARO Laser Scanner LS大空間三維激光掃描系統在許多領(lǐng)域諸如采礦、工程、城市規劃、建筑 、鐵路等都有廣泛的應用。工作原理是由一個(gè)激光發(fā)生器裝置發(fā)射激光到高速旋轉的鏡面上， 經(jīng)鏡面反射使激光發(fā)射到周?chē)h(huán)境的物體上，通過(guò)物體的反射，激光接收器接收反射回來(lái)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(diǎn)云數據。 談及在中國的應用，當然不得不說(shuō)到它在河北省林業(yè)調查規劃研究中的成功應用。

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

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

蓄積問(wèn)題是林業(yè)調查工作最重要的任務(wù)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(gè)樹(shù)種的蓄積表，在林業(yè)上稱(chēng)一元立木求積表，以供生產(chǎn)使用，該表一直沿用至今。但是在現今的生產(chǎn)中不斷發(fā)現該表誤差較大，不能滿(mǎn)足當前的生產(chǎn)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給他們的研究應用帶來(lái)了許多高效之處。它可在不到一分鐘時(shí)間內掃描獲取周?chē)h(huán)境八百萬(wàn)個(gè)像素，比同類(lèi)型三維激光掃描儀速度快一百倍，減少了現場(chǎng)捕捉數據所需時(shí)間，提高了工作效率和數據采集的收益性。

河北省林業(yè)調查規劃設計院在新技術(shù)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，由該院資源監測室主任史軍海具體負責使用。經(jīng)過(guò)較短時(shí)間的培訓，用戶(hù)很快掌握了機器的使用，并且，由自己開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的分析軟件，成功地解決了立木求積的科學(xué)難題。

首先，在野外定好測量點(diǎn)后，用三角架架起Laser Scanner LS，開(kāi)始進(jìn)行激光掃描以獲取精確的三維點(diǎn)云數據，從而精確地計算出樹(shù)木各段枝干直徑的大小，無(wú)需通過(guò)砍伐樹(shù)木來(lái)獲取數據。

其次，一次掃描可以獲取多棵樹(shù)木數據，從而可以精確地計算出每一棵樹(shù)每一枝干直徑的大小，不再需要用類(lèi)似計算的方法來(lái)統計整個(gè)樹(shù)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(cháng)時(shí)間待在野外測量，只需花不到5分鐘的時(shí)間就可以獲取150米范圍內的樹(shù)木的數據。

經(jīng)過(guò)近半年的售后跟蹤，該院資源監測室主任史軍?？偨Y了一下使用Laser Scanner LS的特點(diǎn)：

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

史軍海主任評價(jià)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(jìn)的測樹(shù)方法。他表示，今后還會(huì )推薦FARO Laser Scanner給更多業(yè)內的同行，分享高科技帶來(lái)的成果。(end)