论文题目：基于TLS的单株林木体积测算方案设计与实施
- 选题背景与意义
森林是陆地生态系统的主体，森林及其变化对陆地生物圈及其他地表过程有着重要影响。森林对维护区域生态与环境及全球碳平衡、缓解全球气候变化发挥着不可替代的作用。
单木是构成森林的基本组成部分，其空间结构、生物物理、生物化学组分等是森林资源调查、生态环境建模研究等所需的关键因子。目前对于单木因子的提取主要采用直接测量和遥感反演两种方式[1]。传统单木地面观测一般采用围尺、皮尺、测高计等工具直接测量胸径、树高、枝下高[2]、冠幅等因子，或者采用攀爬的方式测量树冠特征，或者将立木伐倒之后测量相关的特征参数。随着森林经营理念的改变，森林的生态效益及社会效益逐渐被重视。特别是对于城市森林，人们除了注重城市绿化的环境美化效果之外，还开始关注城市森林的滞尘、消减 噪声、净化大气、娱乐休憩等生态功能及社会效益，而树木的生态功能作用大小与树体结构、叶表面特征、枝叶密度、树冠体积等参数直接相关，传统的森林调查方法和手段显然无法获取这些参数，难以满足现代城市森林发展的需要。
近年来，三维激光扫描技术在林业精准测树的应用上越来越受到人们的关注，其中用于无损立木树冠体积、表面积的测量与传统的伐倒立木的方法相比较，极大地减少了木材的损耗和人力物力的投资，有效提高了立木精测树高、胸径及冠幅等林木因子的效率和精度。基于三维激光点云数据计算冠体体积的应用研究取得了较大进展。
三维激光扫描技术采用非接触高速激光测量方式进行数据采集，以大量离散的三维点云来表达扫描的研究对象，并通过相关的软件处理，进行坐标系转换和目标识别提取，拟合扫描对象的真实面貌。在林业调查中，对树木的三维扫描， 相当于把树木无损地搬回室内进行研究，可以随时获取树木的三维信息。因此，基于三维扫描点云的体积的计算，较传统方法有了较大改进。
- 国内外研究现状
2.1三维激光扫描技术现状
近年来，光学遥感技术使用航空照片与卫星影像替代或补充了一些传统的森林调查，使用光学遥感技术能够获取大区域森林生长因子和生态、环境信息，然而光学遥感技术在获取森林三维结构参数上能力有限。激光雷达技术是一种主动遥感技术，近年来，地基激光雷达 TLS 在林业上的应用越来越广泛，并成为森林调查的一种重要手段。尤其TLS能提供大量高质量的三维点云，TLS提供了一种快速、有效、自动的探测，如树的位置、株数、胸径、树高和树冠形状等森林基本调查因子的方式。
2.2地面三维激光扫描技术的特点[3]：
（1）非接触、主动的扫描方式，扫描速度快
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