三維激光掃描在林業三維數字化中的應用：未來林業發展將打造“數字孿生智慧林業”場景，進一步提升空間治理能力。“實時+史料”，建立數字孿生本底模型。利用先進三維激光雷達掃描設備，對重要數據進行點云成像，通過與森林資源本底歷史數據比對、核查及導入，完成數字孿生本底數據模型建立。實現林業資源概況數字化、全景化、實景化展示。同時通過使用激光雷達等創新技術實現數字化轉型，提高效率，實現工業 新時代的智能森林——專注于造林、森林經營、木材供應和整體數字信息流。

一、背景

在一般概念當中，涉及到大型復雜現場的掃描時，我們首先會考慮高精度的靜態式地面激光掃描儀(TLS)，比如法如的Focus大空間激光掃描儀。然而，這類掃描儀需要在一個位置進行固定式掃描，在森林中，地面地形崎嶇不平，并時常覆蓋有苔蘚、蕨類等植被，不容易架設固定式掃描，且隨著項目的進展和掃描更大區域的需求的增加，TSL 的優勢在森林掃描中完全無法體現。

二、移動三維掃描方案

另一種常規選擇是基于無人機的解決方案，這種方式可以在短時間內捕獲大面積區域，但這種方法無法從高空穿透茂密植被，通達地面，因此在收集森林地面和樹干數據方面仍舊需要引進一種新的解決方案——移動式激光掃描儀。

三、FARO ORBIS設備介紹

Orbis 是 FARO 推出的一款一體化移動激光掃描儀，對于希望更快地提供高精度交付成果、減少人為錯誤并提高整體效率的行業專業人士來說，這是一場革命性的轉變。

精準的 SLAM 算法

移動精度高達5毫米

固定式 Flash掃描精度可達2毫米

掃描范圍可達120米

重量僅為3.6千克（包括記錄儀和電池）

360°照片和彩色點云數據

配有獨腳架用于固定式 Flash 掃描

1、Orbis移動激光掃描

2、Orbis 固定flash掃描

在調查了市場后，選擇了移動激光掃描儀解決方案，可以快速捕獲地面數據，達到足夠高的精度，以滿足他們的需求。并且將移動激光掃描儀數據與無人機激光雷達數據相結合，就可以獲得更完整、詳實的數據集。

四、三維掃描數據處理

使用了移動激光掃描儀，在短時間內捕獲了大面積密集點云，這些精確的點云數據包含了森林地面、碎片、樹干和茂密的植被。點云數據可以直接導入軟件中，應用復雜的算法來分割數據。樹干的自動分割允許更容易的樹木計數，提供精確的森林庫存量，并且分割到單棵樹可以了解樹的高度、胸徑、冠幅等多方面。樹木的數字分離將提取木材質量、生物量和其他生態相關變量等特征成為可能。

五、移動掃描在林業三維掃描中的優勢

（1）主動式測量

移動激光掃描設備無需自然光。在黃昏、夜間、陰天等場景中，即使傳統測量方式束手無策，其獲取數據的精度完全不受影響。

（2）數據獲取效率高

相較于傳統測繪以及固定式激光掃描手段，數據采集更加快速、全面，無懼大體量工作的挑戰。

（3）數據成果應用廣泛

通過移動激光掃描設備，獲取點云數據的同時還可獲取全景圖，該數據可用于森林資源調查，進行單木分割，提取樹位置、樹高、胸徑、冠幅等信息，還可用于建模等。

（4）非接觸式采集

移動激光掃描設備無需接觸被采集物即可獲取高精數據，且設備掃描范圍較廣，在不傷害植被的情況下高效完成數據采集。

六、利用新興技術為林業帶來技術性革命性發展，移動激光掃描儀已被確定為從地面繪制森林地圖的有效方法，提供準確的點云，作為深度學習研究機會的基礎。

審核編輯 黃宇