无人机应用平台 激光雷达技术，高效获取树木信息

传统调查方式主要靠人工，在标准地内逐株测量，推算平均数值，或在样带内统计树木数量及测量胸径、树高，推算整体林分数据‌。传统调查方式存在以下问题：

■■ 消耗大量的人力、物力、财力；

■■ 调查周期长，伴随不可预见风险；

■■ 数据精确度难以把控。

激光雷达（LiDAR）可穿透植被，通过无人机搭载激光雷达系统，可快速获取林区参数和统计变量，包括树冠高度、单木位置、胸径、生物量、郁闭度、叶面积指数和间隙率等。

■■ 激光雷达测量系统

■■ 点云处理软件

■■ GNSS/INS后处理软件

■■ 固定基站

· 通过无人机飞行平台规划航线，参数设置包括高度、速度、点云密度（单位空间内包含的点的数量），确保数据覆盖率和分辨率‌。

· 无人机搭载激光雷达系统进行飞行作业，通过激光扫描仪发射近红外激光脉冲，并接收反射信号‌。

· 系统同步记录激光扫描仪、GNSS（全球定位系统）和IMU（惯性测量单元）数据，实现高精度空间定位和姿态校正‌。

· 原始点云数据需去噪（如统计去噪法），剔除异常点或噪声干扰‌。

· 通过GNSS和IMU数据融合，校正点云的空间坐标，生成高精度三维地理信息模型‌。

· 基于点云数据，采用‌基于冠层高度模型（CHM）的分割‌或‌直接基于点云的分割‌方法，将相邻树木的冠层区分开‌。

· 分割后，提取单木的冠层边界和垂直结构信息，为参数计算提供基础‌。

· 树高‌：通过冠层顶部与地面高程差计算‌。

· ‌树冠直径/面积‌：基于冠层边界点云的水平投影分析‌。

‌· 树冠体积‌：利用点云三维分布计算冠层空间体积‌。

· 株数及位置‌：通过分割结果统计单木数量，结合GNSS坐标定位每棵树的经纬度‌。

选取数个小样地通过人工调查获取树木株数，与雷达单木分割得到的树木株数进行对比验证精确度。

■■ 可控性强：其获取数据的精度不受自然光、大雾、夜间等影响。

■■ 高效率‌：单次飞行可覆盖大面积区域，避免人工逐棵测量的低效问题‌。

■■ 高精度‌：高精度的GPS+IMU集成三维激光扫描仪的方式，误差控制在厘米级‌。

■■ 非破坏性‌：无需接触树木，减少对植被和生态环境的影响‌。