点云密度对无人机激光雷达森林参数 估测精度的影响

• 作者: 周梅 李春干 李振 余铸
• 来源期刊: 林业科学研究
• 学科: 农学
• 关键词: 林分蓄积量;断面积;平均高;平均直径;UAV-LiDAR变量;乘幂模型
• 年，卷（期）: 2025,（2）
• 页码范围: 43-51
• 页数: 9页
• 语种: 中文

摘要

[目的 ]点云密度是影响无人机激光雷达数据获取和预处理成本和效率的关键因素，探明点云密度对林分尺度无人机激光雷达森林参数估测精度的影响，有助于优化无人机激光雷达森林应用技术方案。[方法]以马尾松、桉树人工林为研究对象，采用百分比重采样方法，对密度为247点·m-2的原始点云按40%、20%、8%、4%和2%的比例降低点云密度，得到1个全密度原始点云数据集和5个稀疏密度点云数据集；每个数据集独立进行点云分类、地面点滤波和数字高程模型生成、点云高度归一化等预处理并提取激光雷达变量；对于同一森林类型的同一个森林参数（林分蓄积量、断面积、平均高和平均直径）的估测，各个数据集都采用相同的乘幂模型结构式进行模型拟合，然后比较分析模型优度统计指标的差异，包括：决定系数（R2），相对根方根误差（rRMSE）和平均预报误差（MPE）；采用配对样本t检验方法对各个数据集的森林参数估测结果和激光变量的差异进行统计分析。[结果]当点云密度分别稀疏至100、50、…、5点·m-2时，各个森林参数估测模型的精度保持基本一致；各个稀疏密度点云数据集的森林参数估测值的均值与原始点云数据集的估测值的均值不存在显著性差异（p≥0.05）；各个稀疏密度点云数据集激光变量的均值和原始点云数据集激光变量的均值基本上不存在显著性差异（p>0.05）。[结论]在无人机激光雷达森林资源调查监测应用中，点云密度可低至5点·m-2。然而，本试验结果仍需通过不同飞行高度获取不同密度点云数据予以验证。