數(shù)字攝影測量技術在森林調查中的應用分析

任漢屏

(黑龍江省林業(yè)和草原第二調查規(guī)劃設計院，黑龍江 綏化 152054)

隨著國民經(jīng)濟的日益發(fā)展，生態(tài)環(huán)境建設的重要性凸顯，掌握現(xiàn)有的森林資源狀況，能夠為生態(tài)環(huán)境建設提供更好的數(shù)據(jù)支撐。進行森林資源調查時，將各類統(tǒng)計、測量技術應用到調查工作中，能進一步提升工作的效率，而數(shù)字攝影測量技術的應用，為森林資源調查工作的順利推進提供有效的技術支撐。鑒于此，對數(shù)字攝影測量技術在森林調查中的應用這一內容進行深入分析具有重要現(xiàn)實意義。

1 數(shù)字攝影測量技術在森林調查中的應用原理

為了提升樹木測量質量，進行樹徑、樹冠等參數(shù)的測量時，數(shù)字攝影測量技術應用中使用了一種全新的測量計算方式，即測量過程中，需要在樹木中線位置標定樹位點，在樹位點兩側的邊沿處量取兩點，根據(jù)對位點之間關系的計算，計算出樹木直徑數(shù)值。具體的技術運用原理如下：

如圖1所示，其中S為攝像機的擺放位置，P為樹位點，剩余所有坐標參數(shù)均為已知數(shù)值。測量過程中，a與b設定為樹木邊沿點A與B的象點，攝像機的焦距設定為f。K為a與b的中點到攝像站點與a與b的中點在y軸之上的投影到攝像站點S的連點夾角，其中a與b之間的距離計算方法為兩個象點的象坐標計算得出，進行a與b之間的中點至攝像點S之間的距離計算時，可對a與b兩點的象坐標以及攝像機焦距進行計算和統(tǒng)計。根據(jù)相似三角形原理的運用，進行樹徑A、B的數(shù)值測量時，將ab數(shù)值依照攝像機站點S位置到ab與圖1匯總p點位置的比例數(shù)值進行計算， ab數(shù)值需要乘以改正系數(shù)cosK.

圖1 測算樹徑圖

2 數(shù)字攝影測量技術在森林調查中的應用

2.1 技術應用方法

為了提升數(shù)字攝影測量技術在樹木調查中的應用效果，進行了實地研究，實驗地點選擇某小樹林，樹林中樹木之間的平均距離約為7m，使用帶有廣角拍攝功能的手持攝像機，共拍攝測量圖片8張，選取其中適宜研究的5張照片開展實驗工作。在攝像開始前，將兩個標志粘貼于被測量樹木之上，并對兩個樹木之間的距離進行測量，結果為1.57m，兩點之間的編號分別設定為1001與1002。為了測量樹木1.3m高度的胸徑，同樣在該高度粘貼了一個標志，并同期進行樹木直徑的測量。在攝像機廣角鏡頭拍攝的情況下，需針對拍攝照片進行鏡頭畸變校正處理，之后在樹木中線及樹木底部區(qū)域進行樹位測定。

2.2 技術應用成果統(tǒng)計

在進行數(shù)字攝影測量技術的應用成果統(tǒng)計時，需要對選中的5張照片進行一次處理，在每一張圖像中樹木的底部區(qū)域以及胸部區(qū)域進行標志點的標定工作，并輸入相應的標志點號碼，不同的圖像中同一個物點編號必須保持一致，避免測量出錯。利用計算機程序將各個標志點的三維坐標以及測站點坐標、攝影方向進行數(shù)據(jù)處理，得出數(shù)據(jù)處理結果，點取樹木胸徑標志點進行樹徑的計算，繪制相應的數(shù)位平面圖(圖2)。

圖2 樹位平面圖

本次共測量5株樹木，其中兩株樹木的直徑過小，并未進行直徑測量，樹木胸徑以及實際測量數(shù)值見表1。

表1 樹徑測量結果表Tab.1 Tree Diameter Measurement Result Table

3 數(shù)字攝影測量技術優(yōu)化及其在森林調查中的應用優(yōu)勢分析

3.1 數(shù)字攝影測量技術優(yōu)化

通過對上述實驗結果進行分析發(fā)現(xiàn)，樹木上某一點的三維坐標測定后，能夠計算出該點處以上的樹木實際高度。對樹木距離地面的高程進行測量和統(tǒng)計，可以借助研究中使用的數(shù)字攝影測量技術，按照地面變化情況，測量出三株不同的高程。為了推算得出1.3m處樹木直徑，運用具有代表性的幾株樹木隨高度變換的直徑變化方程進行計算，當?shù)贸鰳淠灸骋桓叨任恢玫闹睆胶螅湍軌蚶梅匠逃嬎愕贸?.3m處樹木直徑。

研究表明，應用數(shù)字攝影測量技術進行樹木調查時，首先需要在調查現(xiàn)場按照樹木大小進行標桿插立，之后使用攝像機面向樹林展開攝影工作。攝影期間，應該有效滿足2個攝影需求：1)確保攝影的重疊度，為后續(xù)立體三維模型構建提供條件；2)確保每一張攝影照片樹木的觀測點數(shù)量必須超出15個。

3.2 數(shù)字攝影測量技術在森林調查中的應用優(yōu)勢分析

將數(shù)字攝影測量技術應用于調查工作，優(yōu)勢主要在以下幾方面：

1)在進行野外調查時，無需在測量現(xiàn)場進行大量的距離測量工作，輔助性測量流程也可以簡化，提升了野外調查工作效率，同時也減輕了調查人員的工作強度。

2)利用數(shù)字攝影測量技術得出的森林資源調查成果，不僅具有實用性和可靠性，樹木的位置資料調查數(shù)據(jù)，具有一定的科研價值。

3)利用數(shù)字攝影測量技術拍攝出的照片，以及相關調查流程、計算資料，為調查工作更新和優(yōu)化提供了良好的數(shù)據(jù)參考，為本次研究提供了數(shù)據(jù)支撐，為其他關于森林樹木資源的研究提供了數(shù)據(jù)參考。

4)借助數(shù)字攝影測量技術運用得出的森林樹木資源測量結果，為林業(yè)資源管理工作的順利開展提供參考，在相關數(shù)據(jù)的遠程傳輸和管理效率的提升方面發(fā)揮了重要的促進作用，為森林資源調查測量方法的統(tǒng)一奠定了基礎。

4 結論

通過以上內容分析，在森林資源的調查和統(tǒng)計過程中，數(shù)字攝影測量技術的有效應用，為工作效率優(yōu)化起到了積極的促進作用，同時在工作量的簡化方面也具有顯著效果。數(shù)字攝影測量技術的應用，仍存在不足之處，還有待專業(yè)技術人員進一步更新和優(yōu)化，最終為森林資源調查工作質量的提升奠定堅實的基礎。