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基于平面-平面对应关系的地面激光扫描点云全局配准
摘要： 点云配准是众多测绘与监测应用中的核心问题，例如室内外测绘、高速铁路轨道检测、文化遗产记录、建筑信息建模等。然而当存在多个点云时，由于需要将不同扫描数据转换至统一坐标系，确保配准的全局一致性仍是具有挑战性的任务。本文旨在实现多地面激光扫描仪点云的配准，我们提出基于平面的匹配算法，通过复数新参数化方法寻找平面间对应关系。该算法利用象限分析进行复数乘法运算，避免了相邻平面法向量间旋转角计算产生的歧义。鉴于单次匹配可能包含多次矩阵运算，我们采用策略减少数学运算量。同时设计了一种基于平面对应关系的新型全局优化方法：通过四元数乘法运算全局优化旋转参数，利用平面参数优化平移参数，且该全局优化过程无需迭代。实验结果表明，所提基于平面的匹配算法能有效在部分重叠扫描中找出平面对应关系并为全局配准提供初始值，采用本平面间全局精配准方法可实现优于8厘米的精度。
关键词： 地面激光扫描仪、全局精细、平面对应关系、平面到平面配准、复数
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用地面激光扫描仪理解石松（Pinus pinea L.）球果产量的树间变异
摘要： 石松果球在西班牙北方高原地区具有极高的经济价值，其收益通常超过大多数林主的木材收入。由于松果位于树冠向阳部位且被两层营养枝覆盖，目视评估立木的球果产量颇具挑战性。目前鲜有研究探讨如何利用地面激光扫描仪（TLS）等新型遥感技术评估球果产量，或解释林分内单株树木间的产量差异。本研究基于西班牙北方高原26个样地129棵树木的数据，评估了与传统调查数据相比，TLS数据在预测单株树木球果存在情况、数量及平均重量方面的增益效果。相较于基于立地条件和单木水平的传统调查数据模型，采用TLS衍生指标构建的模型始终表现出更优的拟合优度。投影冠幅、冠体积、冠层密度和冠层不对称性等冠幅特征是理解林分间球果产量变异的关键TLS驱动因子。这些结果凸显了冠层特征对评估石松球果产量的重要性。此外，由于低密度冠层的球果产量（数量与平均重量）更高，结合林分密度管理，重新启用30年前弃用的冠层修剪技术可能是提高产量的关键。
关键词： 建模、地面激光扫描仪、树间变异性、石松球果产量、树冠特征
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用地面激光扫描估算单株树木树干和枝条生物量
摘要： 本文提出了一种基于地面激光扫描数据的新型无损单木树干与枝条生物量估算方法。研究区域位于霹雳州格日皇家勿洞?；で?。每个样地设计为圆形，包含多个扫描点位以确保每棵树木具有良好的可见性。对胸径（DBH）≥10厘米的树木设置唯一标识牌。通过人工方式提取单木个体，并依托全站仪采集的标识牌与树木位置信息进行野外实测属性匹配?；谠仓迥Ｐ椭亟ǖツ臼鞲刹⒓扑阕芴寤?，通过树干体积与特定木材密度的乘积得出单木树干生物量。单木枝条生物量估算采用与树干相似的原理，其体积通过α-凸包形状估算获得。估算结果的均方根误差（RMSE）显示：树干生物量为50.22千克，枝条生物量为27.20千克。
关键词： 地面激光扫描仪，茎和枝条生物量
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用地面激光扫描仪测量混交半寒带阔叶林林分的叶片朝向
摘要： 通过地面激光扫描的高密度点云数据，测定了成熟半北方混交阔叶林（J?rvselja RAMI桦树林）的叶片朝向。高大杨树和桦树冠层上部的叶片法线分布近乎球形，冠层下部略呈平展倾向；桤木冠层上部叶片较平展，下部则呈现强平展特征。椴树和枫树构成林分下层，其冠层主要处于荫蔽环境，因此全冠层叶片均呈现强平展朝向。研究提供了β分布和椭圆分布参数用于拟合实测分布数据，所获叶片朝向信息可提升辐射传输模型的性能评估精度。
关键词： 阔叶林，叶面朝向，地面激光扫描仪
更新于2025-09-16 10:30:52
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根据ASTM E3125-17标准校准三球标尺以评估激光扫描仪性能的方法
摘要： 带有球形靶标的标尺是按照ASTM E3125-17标准实现对称与非对称长度测试以评估地面激光扫描仪(TLS)性能的一种方法。该标尺的长度需已知其扩展(k=2)不确定度，且该不确定度必须至少比被测仪器制造商规定的最大允许误差(MPE)小四倍。本文提出两种使用激光跟踪仪校准标尺长度的方法：第一种称为"四方位双面(FOTF)"法，适用于水平放置的标尺校准；第二种称为"比较法"，适用于任意方位标尺长度的校准。我们阐述了这两种方法，介绍了其理论基础，讨论了验证实验并总结了结果。这两种校准方法有助于实现ASTM E3125-17标准对TLS性能评估的要求。
关键词： 三球标尺，ASTM E3125-17，地面激光扫描仪，激光跟踪仪，长度校准
更新于2025-09-16 10:30:52
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地面激光扫描仪在边坡监测中的测量可靠性
摘要： 地面激光扫描仪（TLS）提供的密集三维点云数据已证明TLS在滑坡监测中具有显著可靠性。然而，测量误差的存在不可避免，这最终降低了TLS数据的质量。为具体衡量TLS在滑坡监测中的能力，本研究在马来西亚吉打州居林科技城采用视距测量法（作为基准）和TLS（Topcon GLS-2000）进行了两期测量。坡面上均匀分布了16个人工目标点以测定所用TLS的精度。结果表明Topcon GLS-2000的测量精度达到0.006米。但由于TLS测量中存在高入射角，限制了识别目标点显著位移的能力。
关键词： 坡度监测、入射角、地面激光扫描仪、滑坡监测、精度
更新于2025-09-16 10:30:52
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ASTM E3125-17激光扫描仪性能评估测试程序的首次实现
摘要： 球坐标系三维（3D）成像系统（如地面激光扫描仪TLS）已在多个领域广泛应用。其测量性能评估是当前研究的热点课题。2017年，首个全面描述TLS系统性能评估方法与流程的规范性文件ASTM E3125-17正式发布。本文报道了该标准测试流程的首次实践实施情况：简要阐述测试流程后，详细描述实现测试所用的材料与方法；继而讨论测试被测量（测试流程中的关键参数）、呈现测试值（被测量的实测数据）及测试值不确定度（测试过程中的不确定度，通常体现为参考长度的不确定度）。本研究工作将为理解和实施ASTM E3125-17标准提供重要参考。
关键词： ASTM E3125-17标准、点对点测试、地面激光扫描仪、双面测试、性能评估
更新于2025-09-12 10:27:22
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检测目标质心的经验随机模型：对地面激光扫描仪配准与校准的影响
摘要： 地面激光扫描仪（TLS）基于目标点的点云配准与校准通过最小二乘平差进行数学建模与求解。然而常规随机模型存在过度简化问题：其通常仅采用制造商规格书提供的单点测量不确定度。由于目标质心源自多次测量且其不确定度同样受检测流程影响，该定义不适用于基于目标的校准与配准。本研究通过实证方法探究了目标质心检测精度，并以查找表形式建立了经验性随机模型。此外，我们通过多组点云配准与TLS校准实验对比了常规随机模型与经验随机模型，证实常规模型的数值存在低估与偏差，可能导致多重不良后果——包括估计过程产生偏倚结果、后验方差分量分析失真、统计检验失效以及网络设计结论错误。最终研究表明，利用目标质心不确定性的先验知识可缓解部分不良影响。
关键词： 随机模型、目标质心检测、校准、配准、地面激光扫描仪
更新于2025-09-12 10:27:22
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利用地面激光扫描（TLS）理解侧向沼泽边缘侵蚀
摘要： 滨海湿地是陆地与海洋之间至关重要的缓冲带，但侧向侵蚀威胁着其长期可持续性。深入理解导致滩涂侧向退缩的作用力，将有助于评估缓解侵蚀的管理方案。地面激光扫描（TLS）、光探测与测距（LiDAR）及相关技术正越来越多地应用于此类侵蚀评估。本研究的核心目标是建立一种利用TLS测量滩涂边缘侵蚀的方法，并将该侵蚀与裸露根系及入射波能相关联。我们通过TLS量化了多时空尺度的边缘侵蚀情况，显示在318天内发生了超过一米的侧向侵蚀。随后评估了侵蚀与入射波能、以及侵蚀与植被根系之间的关系。波高与侵蚀呈现强相关性（r2=0.99），而植被根系未显示出显著影响。我们讨论了使用TLS设备、TLS数据集以及体素测量滩涂边缘侵蚀时面临的挑战。
关键词： 沼泽边缘侵蚀、体素化、激光雷达、风浪、地面激光扫描仪
更新于2025-09-11 14:15:04