孙 浩 刘晋浩 黄青青 赵 可

(北京林业大学工学院， 北京 100083)

基于二维激光扫描的立木胸径计算方法性能分析

孙 浩 刘晋浩 黄青青 赵 可

(北京林业大学工学院， 北京 100083)

针对目前立木胸径算法性能对比中以树干作为测量目标而无法精确评估这一问题，使用激光扫描雷达，以5种管径的PVC管作为测量目标，应用目前常用的两种几何法(切线法、弧长法)与拟合法(Taubin)，结合对应的4种角度补偿算法计算目标直径，分析各种算法误差及适用范围，对各种算法性能进行评价。结果表明，Taubin算法精度最高，考虑所有样本后，平均绝对误差为4.89%，其中测量距离为3～6 m时精度最高，平均绝对误差为3.62%。管径小于200 mm，测量距离小于2 m时，所有计算方法的误差均相对较高，其中Taubin法的平均绝对误差为10.59%，优化的弧长法与切线法的平均绝对误差分别为14.03%和13.47%。当测量距离大于2 m时，算法精度大幅度提升，Taubin算法的平均绝对误差降到6%以下。实验表明，Taubin算法在所有计算方法中精度与稳定性最高，最具有工程应用价值。

立木胸径; 二维激光扫描; 几何法; 性能分析

引言

随着科学技术的发展，激光技术由于具有高精度的测距能力而在林业测量中受到广泛关注。在各项林分参数中，立木的胸径是一个重要的指标。长期以来，立木胸径测量采用胸径尺等测量工具人工获得，效率较低，而激光扫描仪可以快速高效地对林地进行扫描，如何从大量的点云中精确获取树径信息是点云数据应用中的重要研究内容。……