数表研建成果可为森林草原湿地荒漠化普查、森林资源调查监测、森林资源管理与执法检查、森林可持续经营等工作提供准确计量工具。多年来，湖北省使用的是中南片区通用的数表模型，从湖北省近年森林资源结构情况看，该模型时间久、变量少、针对性不强，难以精准反映湖北省森林资源实际情况。

湖北省林业调查规划院在国家林草局中南院指导下顺利完成全省杉木林业数表模型研建外业工作（以下简称“数表研建”），此次外业调查工作使用数字绿土LiPod地基激光雷达共采集了42棵杉木三维激光扫描点云数据。

本次研究运用常规建模与主动遥感技术开发杉木立木材积模型，借地基激光雷达数据探湖北杉木生长规律，成果用于该省森林经营管理，为资源监测等供依据，推动模型建设规范化等。此次杉木数表研建旨在更新湖北林业数表体系，省林业调查规划院专班利用资源管理数据库，依地形与杉木分布选样本，保建模精准且具代表性。

本研究创新性地将激光雷达（LiDAR）三维扫描技术与传统电锯实测法进行对比验证，构建基于多源数据的森林蓄积量智能监测体系。通过手持电锯开展标准样木伐倒测量获取基准数据，同步运用LiDAR技术采集树干表面高精度点云数据，借助LiDAR360点云处理平台进行三维重建与特征参数提取，结合Python编程实现数据自动化分析比对。研究为森林资源动态监测提供了可复制、可推广的”空天地一体化”技术范式。

点云数据处理主要分为以下几个部分：

01 点云拼接  

数据拼接使用数字绿土LiFuser-pod软件利用不同站点扫描相同控制标靶的方式来实现地基数据的粗拼接，在粗配准状态下采用改进的 ICP 算法不断进行迭代，通过查重叠区域的最近点集或相同曲率值， 再通过设定阈值求取更加精确的旋转平移参数，以实现点云的精确拼接。

02去噪  

地基点云常见的噪声点主要包括低矮植被、灌木和树木等遮挡导致激光脚点落在这类地物上产生的明显噪声点、激光脉冲的反射特性不相同而产生的噪声点、扫描仪器自身导致的噪声点。使用LiDAR360点云数据处理软件的去噪功能，通过选择合适的参数，可以移除噪点，提高数据质量。

03提取胸径  

基于单木分割后的地基激光雷达点云数据，通过圆柱拟合可以快速地提取单木胸径或树干任意高度直径。其中地径、树高10cm处直径、胸径的位置应与实测位置匹配。

04提取树高  

树高是单木点云范围内的最高点与地面点之间的高度差值。基于单木分割后的地基激光雷达点云数据，提取单木垂直方向最高点的值和最低点的z值获取单木树高。

05数据对比验证  

将单木胸径、地径、树高10cm处直径、树高、立木材积等激光雷达扫描数据与实测数据进行对比分析，利用t检验或F检验等检验方法和预估精度P等评价指标，验证激光雷达扫描数据精度，分析基于激光雷达技术的材积模型研建可行性。

当今科学技术的迅速发展和森林资源调查监测更高的质量要求，都促使我们提高树种立木材积模型的质量，以利于真实客观地反映林木生长规律。同时，总结激光雷达技术构建非破坏性数据采集的林业数表研建方法，并逐步应用到其他树种数表研建工作中，为实现湖北省林业数表的科学化、标准化、规范化、系列化打下坚实基础。

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