基于数字散斑相关方法的微位移测量

介绍了数字散斑相关方法的基本原理,利用模拟散斑图分析了3种常用亚像素算法的性能.根据数字散斑相关方法测量微位移的特点,采用爬山搜索法进行整像素搜索,采用计算量小、计算精度高的基于梯度的算法进行亚像素搜索.利用千分表和数字散斑相关方法对有机玻璃梁试件三点弯曲中心挠度进行了测量,并与有限元计算结果进行了比较.结果表明,数字散斑相关方法测量微位移的实验系统是可靠的,在此基础上测量了试件加载位置附近区域的全场位移.     

一种新的地面激光点云中树木叶面积计算方法

【目的】地面激光扫描仪(terrestrial laser scanning, TLS)通过获取植物的稠密激光点云,以精细刻画森林的结构参数,如树木骨架和叶面积等。真实叶面积是林学和植物学中表型研究的一个重要参数,而目前在植物科学领域,还没有很好的表型特征测量手段。因此,本研究提出了一种新颖的地面激光点云的叶面积估算方法来评估树木的表型特征指标。【方法】首先,设计了一种基于小平面区域定位与生长的植物点云的单叶分割算法,实现精准的单叶点云分割提取;其次,以每片叶片法向量与扫描仪入射激光线的夹角、扫描仪与叶片的距离和单叶的点云数量3个参量为输入特征,并结合训练样本与L1+L2正则化多元回归方法获取拟合系数,以反演树冠内所有叶片的面积。最后,将校园内实验树(紫薇、樱花、银杏和香樟)作为研究对象,并将计算结果与实测值进行比对。【结果】本研究方法相较最小二乘拟合算法,取得了更优的叶面积反演结果。对于两棵小树而言,本研究方法与实测值比对取得了较好的结果：紫薇(R²=0.95,RMSE为0.42 cm²)、樱花(R²=0.92,RMS...     

DSCM测量铸铁裂纹尖端演化过程

基于梯度的搜索算法计算亚像素位移、基于位移场局部最小二乘拟合计算应变场.测量了铸铁预制裂纹三点弯曲梁裂纹尖端的演化过程,给出了试件加载过程中的全程荷载-位移曲线以及试件裂纹扩展的过程.由DSCM分析结果,给出了试件在不同加载阶段下裂纹尖端的位移场及应变场.     

基于插件式的森林资源综合监测系统集成研究

目前,由于我国的森林、湿地、森林灾害和林业工程监测等都有自己的监测体系,其监测技术和应用系统主要是面向某些特定的需求,采用的方法、数据格式、开发方式、软件平台、运行环境都存在较大的差异．为解决各应用系统之间相互独立、通用性差、移植困难、不能方便地实现数据的交互和共享等问题．研究通过对森林资源、湿地资源、森林灾害和国家重点林业工程监测管理的数据、业务进行分析,经过归纳和抽象,从中提取公共部分,并设计公共框架,结合各自的业务专有属性,构建统一的森林资源综合监测平台,实现森林资源、湿地、森林灾害、重点林业工程监测技术、数据、模型的统一存储、管理和系统的集成运行．     

森林经营可视化管理系统设计与实现

使用C#和Mogre为开发环境,设计并实现了融合森林对象模型、生长模型、森林环境模型、GIS数据等为一体的交互式森林资源管理和经营的可视化平台。系统实现了二维,三维图层交互管理、可视化林分构建、可视化森林环境漫游、可视化林分生长预测、可视化森林经营等功能。最后以森林经营理论为指导,以湖南省黄丰桥国有林场为实验区域,以更新造林为例,模拟了以杉木人工林为主要树种的林区的经营方案的制定和经营措施可视化的过程,并在此基础上对小班内更新的林木进行了生长预测模拟。     

基于增强Frost局部滤波及单木距离图重构标记的CHM树冠分割

【目的】利用增强Frost局部滤波和单木距离图重构标记技术对冠层高度模型(CHM)进行分割,以提高无人机激光雷达在单木树冠分割的精度和效率。【方法】选取江西分宜山下实验林场阔叶混交林、针叶混交林和针阔混交林3个不同类型的林分为研究对象,以无人机激光雷达数据为数据源,构建CHM。针对高分辨率CHM树冠区域孔隙较多的问题,利用增强Frost局部滤波处理优化CHM,优化结果与不同滤波方法进行了比较分析;然后应用距离图重构标记分割技术对增强Frost局部滤波优化后的0.1、0.2、0.5及1.0 m分辨率的CHM进行分割与分析;最后确定最佳分辨率的CHM,并其将分割结果与同等分辨率下分水岭算法以及点云分割均值偏移算法结果进行比较。【结果】采用增强Frost局部滤波处理的CHM优化效果显著,在有效抑制树冠噪音的同时,也能较好地保留图像细节信息。0.2 m分辨率的CHM分割效果最佳。距离图重构标记分割方法分割针叶混交林、针阔混交林、阔叶混交林3种不同林分类型的分割精度(OA)分别为0.96、0.84、0.75;根据树冠分割结果计算单木冠幅,冠幅估测的决定系数R²分别为0.83...     

浅议宁强县茶叶生产的生态优势

宁强县是中国最北边缘茶区，也是中国古老茶区，是名优绿茶的优质产区。本文从宁强县域气候（包括气温、降水、光照）和土壤条件几个方面对茶树生长的影响和茶叶内含物的积累，以及宁强名优绿茶品质的形成进行了论述。     

森林场景中太阳与阴影实时动态可视化模拟

【目的】为真实地模拟森林场景中太阳与阴影的实时动态效果,将优化计算资源与自然光照的可视化模拟相结合,实现大规模森林场景阴影实时动态绘制。【方法】用子节点旋转方法分别构建太阳和阴影场景,采用Billboard技术进行太阳场景绘制,使用PSSM算法绘制阴影。建立各自子节点并绑定于共同的根节点上,通过在世界坐标系统中同时旋转子节点实现树木阴影形态随太阳一日升降的实时变化过程,并对有无阴影时的渲染效率进行了比较。【结果】加载5 000棵树以内,阴影绘制效率高达70.0 帧/s; 加载超过6 000棵树时,有无阴影的绘制效率都呈相对平缓下降趋势,且有阴影是无阴影时平均绘制效率的70%; 加载19 000棵树时,阴影绘制效率为16.0帧/s。【结论】子节点旋转方法试验数据容易获取,算法简单快速,效率较高,绘制效果使森林场景更加逼真,可以达到较好的视觉效果并满足实时可视化要求。     

森林资源综合监测技术体系

森林资源监测是林业管理和生态建设的一项十分重要的基础性工作。多年来,我国在森林资源监测体系研究方面开展了大量卓有成效的工作,取得丰硕成果。但是,我国现有的森林资源监测体系仍然沿用解放初期的技术思路,许多新技术和新方法难以发挥应有的作用。随着新技术的不断进步和应用,现有森林资源监测体系已不能满足时代的需求,严重影响了我国森林资源监测工作的喷量和水平,主要表现在：单项监测互相独立、监测技术相对落后,缺乏森林资源监测信息快速获取、高效管理和分析处理的通用平台。     

杉木三维模型各方向枝下高分布研究

【目的】通过分析实测枝下高分布方向与空间竞争强度的关系,解决基于传统林学研究调查数据所构建的林木三维模型对不同方向枝下高分布差异难以直观表达,林木三维模型多态性表现不足的问题。【方法】以江西省新余市分宜县亚热带林业实验中心山下林场8块杉木临时样地为数据源,以已有枝下高模型为理论基础,将空间分析方法缓冲区构建与林分空间结构单元构建结合,构建对林木造成直接影响的水平空间结构参数与垂直空间结构参数,分析空间结构参数与枝下高相关性,并以此计算各方向空间竞争强度,建立空间竞争强度与实测枝下高的分布关系,再按照枝下高模型求解剩余方向枝下高,最终按照实测数据与分析计算结果加载分枝、主干模型,构建林木三维模型。【结果】所选模型变量包括林木属性与空间结构参数,原始模型决定系数为0.720,消除树高影响的调整后实测枝下高与水平空间结构参数相关系数为0.410、与垂直空间结构参数相关系数为0.782,且均呈正相关;将各自相关系数为权重计算对应方向空间竞争强度,将最小竞争强度方向空间结构参数代入模型,拟合结果决定系数为0.790,相比原始模型拟合精度有所提高;将实测枝下高分配到竞争强度最小的方向,根据模型可对其他方向枝下高进行估算。【结论】以杉木为例,通过空间竞争强度判别枝下高分布,在提高已有数据利用率、减小外业工作强度的基础上,可直观表现林木不同方向枝下高分布的差异性,增强了林木三维模型的多态性表达。