大空间三维激光扫描系统在林业工程的应用

FARO Laser Scanner LS大空间三维激光扫描系统在许多领域诸如采矿、工程、城市规划、建筑 、铁路等都有广泛的应用。工作原理是由一个激光发生器装置发射激光到高速旋转的镜面上， 经镜面反射使激光发射到周围环境的物体上，通过物体的反射，激光接收器接收反射回来的激 光，再根据在设备中的距离传感器和编码器角度的计算，从而获得物体的空间三维点云数据。 谈及在中国的应用，当然不得不说到它在河北省林业调查规划研究中的成功应用。

河北省林业调查规划设计院是现今河北省林业调查规划设计资质最高的设计单位。其主要工作是负责全省的森林资源动态监测、林业项目前期的可研的编写以及后期验收等工作。

在工作中，得出一棵树的体积是林业调查工作经常遇到的问题。解决这一问题的数学方法是： 在树木（林业上称样木）的一米三处量其直径（林业上称胸径），然后将树伐倒，按一米区分段分解全树，每一段分别按台体求积，最后相加得出全树体积。采得大量样本后，就可以得到一个胸径对应一个体积的一组数据。然后对胸径与体积进行回归分析，最后得出胸径与体积之间的关系方程。在以后测量过程中，只需量取一个胸径尺寸就能知道该树木有多大体积，在林业上称之为蓄积。

蓄积问题是林业调查工作最重要的任务之一，它是描述林木的重要单位。1978年河北省采用立木伐倒求积的办法编制出一套涉及五个树种的蓄积表，在林业上称一元立木求积表，以供生产使用，该表一直沿用至今。但是在现今的生产中不断发现该表误差较大，不能满足当前的生产需要，于是推出一套新表的需求就迫在眉睫了。由于伐木求积需要耗费大量财力物力，因此 ，立木求积一直成为林业方面要解决的难题！

FARO Laser Scanner LS大空间三维激光扫描系统给他们的研究应用带来了许多高效之处。它可在不到一分钟时间内扫描获取周围环境八百万个像素，比同类型三维激光扫描仪速度快一百倍，减少了现场捕捉数据所需时间，提高了工作效率和数据采集的收益性。

河北省林业调查规划设计院在新技术的革新应用方面一直走在全国的同行业的前列。2005年11月该院购置了一台FARO Laser Scanner LS大空间三维激光扫描仪，由该院资源监测室主任史军海具体负责使用。经过较短时间的培训，用户很快掌握了机器的使用，并且，由自己开发了专用的分析软件，成功地解决了立木求积的科学难题。

首先，在野外定好测量点后，用三角架架起Laser Scanner LS，开始进行激光扫描以获取精确的三维点云数据，从而精确地计算出树木各段枝干直径的大小，无需通过砍伐树木来获取数据。

其次，一次扫描可以获取多棵树木数据，从而可以精确地计算出每一棵树每一枝干直径的大小，不再需要用类似计算的方法来统计整个树木的体积，大大地提高了数据的准确性。再者，人员不再需要长时间待在野外测量，只需花不到5分钟的时间就可以获取150米范围内的树木的数据。

经过近半年的售后跟踪，该院资源监测室主任史军海总结了一下使用Laser Scanner LS的特点：

1 速度快：在不到一个月的时间内：在河北的五市、区采得样本树三千余株，使得到的方程更加具有广谱性、区域代表性。
2 精度高：与实际测量得到的数据相差不到二毫米。
3 运转稳定：机器经历了河北野外的严冬、春天的风沙，稳定运行近2000次，未出现任何故障。
4 减轻了测量工作量：按传统方法一棵树需要四人一天的工作，而现在两个人不到一个月就采得样木三千余株。

史军海主任评价此方法：在与全国同行业的交流后，被大家一致认为是逸今为止最先进的测树方法。他表示，今后还会推荐FARO Laser Scanner给更多业内的同行，分享高科技带来的成果。(end)