近兩年，得益于自動駕駛對激光雷達傳感器量產和低價的巨大需求，激光雷達掃描頭的價格從十萬元級降至千元級，打破了激光雷達專業門檻高，應用成本高的局面，國內外各硬件制造商紛紛借機推出輕小型低成本激光雷達掃描儀。本文意在探索輕掃式激光雷達掃描儀在快速獲取林木三維空間結構及林下地形的詳細信息，進而準確的提取單木參數中的實際應用。

我們選取了北京市遠郊區縣山區造林地進行了實際測試，采用人工測量、泰來興業公司法如架站式地基激光雷達系統、四維遠見公司輕掃式激光雷達系統三種手段采集林木信息，并采用國產自主的“銀河點點通”激光雷達數據處理軟件對單木進行識別，獲取樹木位置、株數、樹高和胸徑等信息。

本篇文章針對架站式地基激光雷達獲取和處理流程進行探索。

樣地一：

原始點數總量：88864990，平均點密度：18811.4點/平方米，

樹種：側柏

原始點云

由于地基激光雷達掃描時存在大量的重復點，大量的點云冗余，增加了數據量，處理時間較長。因此對原始點云進行抽稀。

依據3D體素，格網尺寸0.01m抽稀后點云數量：23543618；點密度4983.83點/平方米。

點云剖面

一鍵式地基點云樹干提?。?

提取的單株樹干與胸徑疊加

和外業采集點實際對比的情況

樣地一自動提取林木參數與外業實際采集林木參數對比

樣地二：

樹種：楊樹

原始點數量：59562487，點密度：5674.78

按照0.01m抽稀后點數：22456013 點密度：2139.48

原始點云

點云剖面

提取單株樹干與胸徑的效果

和外業采集點實際對比的情況

樣地二自動提取林木參數與外業實際采集林木參數對比

綜合對比分析得到：

自動化程度：

人工測量自動化程度最低，還需要大量紙質信息的電子化錄入，并得不到林木立體信息；

架站式激光雷達系統采用激光雷達后處理軟件銀河點點通，自動化程度極高，直接對點云數據進行操作，無需柵格化處理，生成歸一化數字表面模型，最終對點云樹干分割和樹干參數信息全部實現自動化的處理，得到了樹木胸徑及樹干形態。

簡單易用。面向單木分割和參數提取的激光雷達點云數據處理和分析的過程中，盡管涉及的9個步驟需要少量的參數輸入，但這些參數的取值均有明確的物理含義、而且這些參數與點云的密度、精度、場景的林木基本情況等先驗知識有關，易于操作人員使用。

精度對比：

胸徑不考慮人為測量誤差等因素，默認人工測量的數據精度值最可靠。對比得到，架站式掃描儀與人工實測相比，樣地一（側柏）平均誤差為0.175cm，中誤差為1.028cm；樣地二（楊樹）平均誤差為-0.109cm，中誤差為0.627cm；

位置信息，由于人工無法采集樹木中心的位置，而軟件提取的為樹木中心位置的坐標。忽略這個的影響，基本可以達到精度要求。

綜上，使用地基激光雷達掃描儀結合銀河點點通軟件，可獲取林區單木的準確胸徑和樹高信息，可以二元材積方程更精確的預估林木蓄積量。背包激光雷達和機載激光雷達數據，由于其數據獲取效率更高，結合點點通軟件對單木胸徑、樹高的擬合和反演，在實際大規模項目執行時，更具意義。歡迎業界同仁以更多實際項目試用和予以驗證。