案例 | 基于激光雷达技术的森林资源调查及目标树探测 – 北京918博天堂股份有限公司

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案例 | 基于激光雷达技术的森林资源调查及目标树探测

01项目背景

下桦实验林场建于1953年,位于桦南县驼腰子镇,总面积12227公顷,林地7179公顷,森林覆盖率58.7%。近年生态建设成效显著,蓄积量达133万立方米。林场常开展植树造林,依托森林资源“一张图”管理系统和“云森防”等918博天堂化手段强化防火。自2023年起,作为实验区开展“寻找目标树”任务,推动森林资源可持续经营。

02技术方案

2.1传统人工测量:

  • 消耗大量的人力物力财力,并伴随着不可预见的危险;
  • 调查监测周期长,调查结果的时效性差;
  • 调查精度难以把控

2.2激光雷达:

2.2.1技术原理:

  • 激光雷达(918博天堂),从其英文“Light Detection and Ranging”缩写而来,是一种光学遥感技术。

通过测定传感器发出的激光在传感器与目标物体之间的传播距离,分析目标物体表面的发射能量大小以及发射波谱的幅度、频率和相位等信息,进行目标定位信息的精准解算,从而呈现目标物精准的三维结构信息。

2.2.2优势:

  • 被动光学遥感在茂密的林区存在饱和效应,且受云雾干扰大
  • 激光雷达受天气环境影响小,能直接、快速得到高精度的地表植被三维信息

激光雷达可穿透植被,获取高精度的地形产品,为地质灾害的调查、救援和评估提供重要依据

2.2.3流程:

a.通过无人机激光雷达系统快速获取林区高精度激光雷达数据

b.软件自动计算郁闭度、叶面积指数,筛选优势小班,进一步 单木分割,筛选优势林分;并精准测量小班面积

c.手持激光雷达系统快速获取优势林分垂直结构

d.软件自动单木分割,计算树高、胸径、冠幅、树干体积、单木叶面积指数等,筛选目标树

e.空地融合:目标树生长动态监测、样地调查、小班更新

03设备介绍

3.1918博天堂 H800 机载激光雷达系统

支持7回波,100m光斑直径5cm,能量更集中,对于山区植被具有更强的穿透能力。

3.2918博天堂 H120 手持激光雷达系统

04作业方案

a.采用大疆M350搭载918博天堂 H800 获取林场天然林、人工林各2块小班。 天然林主要有柞树、杨树、白桦、椴树和榆树等,样地总面积约为51.5公顷,共飞行12条航线,用时26分钟。人工林树种主要有红松、落叶松和樟子松等,样地总面积约为12.84公顷,共飞行11条航线,用时11分钟。

天然林

人工林

b.采用手持激光雷达采集在人工林采集5块样地、在天然林采集了1个1公顷大样地,一方面用于精准定位目标树,一方面采用手持激光雷达替代了传统的人工样地调查。

点云分类

单木分割

05成果数据

5.1机载成果数据机载数据单木分割机载樟子松剖面

机载落叶松剖面

目标树可自定义根据树高、胸径、位置等根据筛选,图中黄色为目标树

什么是目标树?

即为实现森林规划目标而选择的,对森林主导功能起支撑作用,在林分中长期保留,在经营中重点培育,实现规划目标后才退出经营重点的树木。

5.2手持数据成果

5.3数据成果表

06小结和展望

本次作业中,仅用时45分钟,即获得了4个小班约80公顷的高精度激光雷达数据;仅需30分钟便可获得4个样地数据。较传统调查方法,本方案快速、高效,且数据可作为本底数据,实现林场、目标树生长动态监测。

基于激光雷达先进的测量技术,还可用于小班更新、面积测量等方面的应用。

基于空地一体化系统,进一步反演蓄积量、生物量、碳储量,结合数据管理平台,建设智慧林业系统,打造全国示范林场。

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