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LiDAR360机载林业教程目录教程介绍.
2软件安装.
2教程所需数据.
2第一章:点云预处理.
3去噪.
3地面点分类.
3生成DEM4归一化.
6第二章:群体参数提取.
8高度变量.
8强度变量.
10覆盖度.
12叶面积指数.
13间隙率.
14第三章:单木分割16CHM分割.
16点云分割.
20基于种子点的单木分割.
22更多资源.
31教程介绍森林资源调查的重要内容之一是测量样方内单木的树种、树高、胸径及所在位置等.
激光雷达技术能够同时获取森林冠层表面的水平和垂直结构信息,基于高密度的激光雷达点云不仅能够获取林分尺度森林参数,也可以提取单木尺度的森林参数.
本教程介绍通过LiDAR360机载林业模块处理机载点云数据,分别获取群体尺度的高度变量、覆盖度、叶面积指数等参数和单木尺度的树木位置、株数、树高、树冠直径、树冠面积、树冠体积等参数.
以及结合样地调查数据,通过回归分析反演生物量、蓄积量等.
请参考该教程安装LiDAR360软件、下载样例数据并使用样例数据完成练习.
建议您完成整个教程来熟悉机载点云的处理流程,然后在您的工程项目中使用.
但是我们为每个练习提供了样例数据,您也可以从任何一个练习开始.
软件安装从北京数字绿土科技有限公司官方网站下载最新版LiDAR360软件,软件安装和激活请参考用户手册.
教程所需数据ALSSampleData.
zip包含本教程需要的所有数据,请下载并解压该文件.
第一章:点云预处理提取林业参数之前,需要对点云数据进行去噪、地面点分类、归一化等预处理.
归一化是林业参数提取的基础,可去除地形起伏对点云数据高程值的影响.
去噪1加载点云数据1.
1运行LiDAR360软件.
1.
2单击文件>数据>添加数据,选择下载的ALSData.
LiData,点击打开,点云数据将自动加载到图层管理窗口的点云图层.
2去噪点击数据管理>点云工具>去噪,使用默认参数,点击确定.
地面点分类点击分类>地面点分类,使用默认参数设置,点击确定.
LiDAR360支持的点云数据格式包括LiData、LAS(.
las,.
laz)、ASCII(.
txt,.
asc,.
neu,.
xyz,.
pts,.
csv)和PLY(.
ply).
其中,LiData为软件自定义点云格式,LAS/ASCII/PLY等格式的点云导入软件之后将自动生成对应的LiData.
分出来的地面点以黄色显示生成DEM点击地形>数字高程模型,使用默认参数设置,点击确定.
在本教程中,大部分操作都可以使用默认参数设置.
但是,为了得到最佳结果,有时候用户需要进行参数调整.
请参考LiDAR360用户手册获取每个功能更多的信息.
数字高程模型功能用户手册:数字高程模型.
DEM(左)和LiModel(右)归一化点击数据管理>点云工具>归一化,如果DEM数据已经在软件中打开,可以从输入DEM文件的下拉列表选择DEM,如果DEM数据没有在软件中打开,可以点击添加.
加载DEM到软件中之后,当前窗口将切换为2D模式,如果需要切换为3D模式,可以新建一个窗口或者在当前窗口中移除DEM.
点击数据管理>格式转换>TIFF转换为LiModel,可以将DEM转换成三维格式.
原始点云(左)和归一化的点云(右)第二章:群体参数提取本章介绍基于LiDAR360软件提取群体森林参数,具体包括:高度变量、强度变量、覆盖度、叶面积指数和间隙率.
本章的输入数据为归一化之后的点云数据,可以使用第一章练习生成的成果作为本练习的输入数据,或使用下载的教程数据ALSData_去噪_归一化.
LiData.
高度变量高度变量是与点云高程值相关的统计参数,对回归分析特别有用,可作为回归分析的自变量.
从激光雷达点云数据可以计算46个与高度相关的统计变量以及10个点云密度相关的统计变量.
关于各个变量的计算方法可参考LiDAR360用户手册:高度变量.
1点击机载林业>森林参数>高度变量,选择输出格式为CSV文件,其他参数采用默认设置,点击确定.
2运行完成后,可以将csv添加到软件中,或者直接用excel打开.
高度变量和强度变量都可以生成CSV和TIFF两种格式的结果,如果选择生成TIFF文件,则每个变量都会生成一个TIFF文件.
加载CSV文件到LiDAR360软件中会有两种选择:打开为表格:文件将被加载到表格图层,在图层上单击鼠标右键可打开表格的属性表查看各个属性字段.
此外,打开为表格时可设置数据类型为点或者圆,同时需设置(X,Y,Z)坐标对应的字段.
打开为点云:文件将被加载到点云图层,CSV文件中的X,Y,Z字段可用于定义点的坐标位置,同时也可以设置点的强度、类别、回波次数、RGB和GPS时间等属性.
由于本教程加载CSV的目的是查看属性表,所以选择打开为表格.
高度变量的属性表强度变量强度变量与高度变量类似,不同的是计算强度变量使用的是点的强度值而非高度值.
因此,只有当点云数据中包含强度信息时,才能使用该功能.
从激光雷达点云数据,共可以计算42个与强度相关的统计变量.
1点击机载林业>森林参数>强度变量,选择输出格式为CSV文件,其他参数采用默认设置,点击确定.
2运行完成后,可以将csv添加到软件中,或者直接用excel打开.
只有当点云数据中包含强度信息时,才能提取强度变量.
可以点击工具栏的按强度显示按钮或者在点云数据单击鼠标右键,选择信息,查看点云是否有强度信息.
强度变量的属性表覆盖度点击机载林业>森林参数>覆盖度,采用默认参数设置,点击确定.
归一化的点云(左)和覆盖度(右)叶面积指数点击机载林业>森林参数>叶面积指数,采用默认参数设置,点击确定.
归一化的点云(左)和叶面积指数(右)间隙率点击机载林业>森林参数>间隙率,采用默认参数设置,点击确定.
归一化的点云(左)和间隙率(右)第三章:单木分割使用第一章练习生成的成果作为本练习的输入数据,或使用下载的教程数据ALSData_去噪_归一化.
LiData.
LiDAR360中的单木分割方法可分为基于CHM的分割和基于点云的分割,基于点云分割又包括直接基于点云分割和基于种子点的分割,生成种子点的方法包括基于CHM生成种子点和基于层堆叠生成种子点.
CHM分割1将归一化之前的点云数据加载到软件中,点击地形>数字高程模型,分辨率设置为0.
6米,其他参数采用默认设置,点击确定.
原始点云数据(左)和DEM(右)2点击地形>数字表面模型,分辨率设置为0.
6米,插值方式选择IDW,其他参数采用默认设置,点击确定.
原始点云数据(左)和DSM(右)3点击地形>冠层高度模型,分别选择数字表面模型和数字高程模型,然后点击确定.
如果要采用spike-freeTIN算法生成DSM,先选择插值方法为TIN,然后选择spike-freeTIN.
Spike-freeTIN可用于生成pit-freeCHM,在一些特定场景,pit-freeCHM可提高CHM分割的精度.
原始点云数据(左)和CHM(右)4点击机载林业>单木分割>CHM分割,勾选CHM为待处理数据,其他参数采用默认设置,点击确定.
5分割完成后软件将提示是要将分割结果加载到软件中,按照下图的参数设置,点击应用,可以将csv文件加载到软件中,其中包含每棵树的位置、树高、树冠直径和树冠面积.
6除了CSV文件,CHM分割还会生成包含树木边界的矢量文件.
在工图层管理窗口的矢量图层上单击鼠标右键,选择导入数据,选择CHM分割生成的SHP文件并加载到软件中.
树的位置和边界与CHM叠加显示(左)和单木分割属性表(右)点云分割1点击机载林业>单木分割>点云分割,输入数据为归一化的点云数据,采用默认参数设置,点击确定.
2分割完成后点云显示模式将变成按树ID显示,若没有,可点击菜单栏的切换为按树ID显示.
此外,单木分割后将生成一个csv文件,其中包含树ID、x、y坐标、树高、树冠直径、树冠面积和树冠体积.
点云按树ID显示基于种子点的单木分割基于CHM或者层堆叠算法获取单棵树的位置信息,以这些信息作为种子点,对点云进行单木分割.
1CHM生成种子点1.
1将CHM数据加载到软件中,点击机载林业>单木分割>CHM生成种子点,采用默认参数设置,点击确定.
1.
2运行完成后将生成逗号分隔的CSV格式的种子点文件,其中包含描述数据信息的表头,以及树ID、树的X、Y、Z坐标四列.
CHM生成种子点的功能界面和参数设置与CHM分割完全相同,二者的区别在于:CHM分割之后将生成包括树ID、树的X、Y坐标、树高、冠幅直径和冠幅面积的csv文件和包含树木边界与属性信息的shp文件,而CHM生成种子点只生成逗号分隔的csv格式的种子点文件,而不生成shp文件.
2层堆叠生成种子点2.
1将归一化的点云数据加载到软件中,点击机载林业>单木分割>层堆叠生成种子点,采用默认参数设置,点击确定.
2.
2运行完成后将生成逗号分隔的CSV格式的种子点文件,其中包含描述数据信息的表头,以及树ID、树的X、Y、Z坐标四列.
3基于种子点的单木分割3.
1点击机载林业>单木分割>基于种子点的单木分割,点击点云文件下方的按钮,选择输入点云为归一化的点云数据,点击种子文件下方的按钮,选择种子点文件,种子点文件的生成方法参考CHM生成种子点和层堆叠生成种子点.
采用默认参数设置,点击确定.
3.
2分割完成后,将点云数据加载到软件中,点击菜单栏的切换为按树ID显示.
此外,单木分割后将生成一个csv文件,其中包含树ID、x、y坐标、树高、DBH、树冠直径、树冠面积和树冠体积属性.
层堆叠生成种子点得到的结果中,TreeLocationZ的值相同,为点云的最大Z值,基于种子点单木分割后可获得树高.
点云按树ID显示4单木分割结果检查与人工编辑通过ALS编辑工具对单木分割结果进行检查,同时,可对种子点进行增加、删除等人工交互编辑,并基于编辑后的种子点再次对点云进行分割,提高单木分割的准确性.
4.
1点击机载林业>ALS编辑,在ALS编辑工具条上,点击编辑>开始编辑,选择归一化的点云.
4.
2在ALS编辑工具条,点击,选择单木分割生成的CSV文件,在下图所示的界面中,分别选择树ID、X、Y、Z和树冠直径对应的列,并忽略最后两行,在跳过行处选择跳过第一行,点击应用.
4.
3默认情况下会显示树ID,当树木较多时会遮挡住点云,点击种子点设置按钮,取消勾选显示种子点ID.
将种子点大小设置为1.
种子点(红色)与分割后的点云叠加显示4.
4点击单木筛选按钮,可以根据树ID、树高和冠幅面积对点云进行筛选,指定属性范围内的单木将高亮显示.
如下图:设置冠幅面积的最小和最大值分别为10和18.
358平方米,该范围内的点云将高亮显示.
4.
5点击在点云所在窗口绘制一个六边形区域,所选区域的点云将显示在剖面窗口,在该窗口中可以三维查看.
如下图,红色的树木因为漏分割所以冠幅面积较大.
4.
6点击在树顶点处添加一个种子点.
4.
7对于错误的种子点,可通过多边形选择工具在主窗口中进行选择,选中的种子点将高亮显示.
4.
8点击或者键盘上的Delete键可删除错误的种子点.
可以在主窗口或者剖面窗口添加种子点.
为了保证分割结果的准确性,建议在树顶点或靠近树顶点处添加种子点.
4.
9检查分割结果的过程中,可以点击移动当前绘制的剖面,而不需要每次重新绘制剖面.
4.
10检查完成后,点击可以将编辑后的种子点保存为csv文件.
4.
11种子点编辑完成后,可再次对点云进行分割,在此之前,先点击清除树ID.
然后点击对点云进行分割.
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