检索结果-内蒙古大学图书馆

大兴安岭北部多年冻土区主要交通基础工程冻融灾害考察研究进展(Ⅰ):融沉灾害

冰川冻土 2025年第2期47卷 354-371页

作者：王文辉车富强金会军李善珍唐建军李向龙翟金榜张泽黄帅薛广垠陈思宇王永平肖子旺金晓颖杨雪周刚义陈敦李国玉李安原东北林业大学土木与交通学院冻土研究所和寒区工程与环境中俄联合实验室黑龙江哈尔滨150040 黑龙江省自然资源调查院大兴安岭漠河冻土与寒区环境自然资源部野外科学观测研究站黑龙江哈尔滨150036 国家林业和草原局重点国有林区森林资源监测中心黑龙江省加格达奇165100 东北林业大学生态学院黑龙江哈尔滨150040 北方民族大学土木工程学院宁夏银川750000 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室甘肃兰州730000 绍兴文理学院土木工程学院与浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室浙江绍兴314400

作为东北多年冻土典型区,在气候变化和人类活动的共同影响下,大兴安岭山区多年冻土广泛快速退化,并导致了冻融灾害的频发。为系统地掌握该区工程融沉灾害分布及冻土退化情况,我们采用电阻率层析成像(electrical resistivity tomography,... 详细信息

作为东北多年冻土典型区,在气候变化和人类活动的共同影响下,大兴安岭山区多年冻土广泛快速退化,并导致了冻融灾害的频发。为系统地掌握该区工程融沉灾害分布及冻土退化情况,我们采用电阻率层析成像(electrical resistivity tomography,ERT)、浅层测温(0~2 m)和无人机航测等方法于2023年8—9月开展了大兴安岭多年冻土区融沉灾害调查。结果表明,沥青路面下融沉长度和融沉量最大且以路基融沉(包含路基倾斜和波浪路面)为主;混凝土路面以长大深纵裂为主,而林区铁路和中俄原油管道(China-Russia Crude Oil Pipelines,CRCOPs)以管基和施工运营作业带(right-of-way,或ROW)融沉和热喀斯特为主。融沉灾害地理分异特征明显:融沉灾害多发现于地势平坦且冻土保存条件较好的位置,融沉灾害的年平均地温与坡度呈正相关关系,且破坏长度与坡度呈负相关关系。阳坡的融沉灾害平均破坏长度大于阴坡破坏长度。低纬度的融沉灾害平均破坏长度大于高纬度破坏长度。年平均地温较低的草甸土和森林土的融沉灾害平均破坏长度大于年平均地温较高的暗棕壤融沉灾害的破坏长度。融沉灾害对交通工程设施地基基础的安全运营造成了威胁:CRCOPs I和II线(漠河-大庆段)对多年冻土的热影响范围在水平方向大于伴行公路(如G111部分路段)的相应范围,垂直(深度)方向两者热影响范围相似。初步分析表明,交通基础设施施工运行以及局部微地形地貌(如阴阳坡和坡脚积水积雪)分异是融沉灾害的重要诱发因素。野外实践表明,探针式数字温度仪是开展浅层地温测量的实用工具,具有测量快速、操作便捷、经济高效等显著优势。但是,本次调查研究存在着覆盖范围、冻融灾害类型不够全面和相关监测内容不够细致全面、时间序列较短等问题。研究成果可为东北冻融灾害的监测和治理提供基础数据,同时为东北多年冻土区工程建设和后期维护提供多要素数据。

关键词：大兴安岭冻土退化冻融灾害电阻率层析成像(ERT) 无人机(UAV)

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基于窗函数的林区ICESat-GLAS波形数据消噪研究

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西北林学院学报 2016年第1期31卷 214-220页

作者：王爱娟邢艳秋邱赛王蕊东北林业大学森林作业与环境研究中心黑龙江哈尔滨150040

在利用对地学激光测高系统(the Ice,Cloud and land Elevation-Geoscience Laser Altimeter System)数据估测森林结构参数时,需对原始波形进行去噪处理,以提高估测精度。以吉林汪清林区为例,提出了基于窗函数的林区GLAS数据消噪方法,选... 详细信息

在利用对地学激光测高系统(the Ice,Cloud and land Elevation-Geoscience Laser Altimeter System)数据估测森林结构参数时,需对原始波形进行去噪处理,以提高估测精度。以吉林汪清林区为例,提出了基于窗函数的林区GLAS数据消噪方法,选取了5种窗函数对GLAS数据进行消噪并比较其消噪精度。结果表明:窗函数对林区波形数据消噪具有较好的效果,窗函数消噪法的信噪比SNR最高为40.488 679,均方根误差RMSE最低为0.000 335;GLAS数据经窗函数消噪后能够合理地预测林区冠层高度,预测冠层高度与实测冠层高度的回归精度r从0.725增至0.820;本研究所选的几种窗函数中布拉克曼窗函数的消噪效果较好。结果说明了窗函数在对ICESat-GLAS波形数据消噪中具有很大的应用潜力。

关键词： ICESAT/GLAS 林区波形消噪窗函数

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背包式激光雷达林木点云帧间匹配算法比较研究

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中南林业科技大学学报 2022年第4期42卷 1-11页

作者：高世强狄海廷邢艳秋蔡龙涛东北林业大学森林作业与环境研究中心黑龙江哈尔滨150040

【目的】为了提高背包式激光雷达估测林木胸径精度,得到在不同坡度的林分下高精度帧间匹配方法。【方法】使用Ubuntu 16.04和ROS Kinetic系统,将背包式激光雷达在不同坡度的林分下扫描数据转化成单帧点云,并采用关键帧技术选取实验点云... 详细信息

【目的】为了提高背包式激光雷达估测林木胸径精度,得到在不同坡度的林分下高精度帧间匹配方法。【方法】使用Ubuntu 16.04和ROS Kinetic系统,将背包式激光雷达在不同坡度的林分下扫描数据转化成单帧点云,并采用关键帧技术选取实验点云;应用ICP算法、NDT算法、基于点云曲率特征匹配算法、基于PFH特征匹配算法、基于FPFH特征匹配算法和基于3DSC特征匹配算法对实验点云进行配准,估测匹配结果的林木胸径并计算RMSE值;接着以不同坡度下RMSE值最小算法的旋转平移矩阵为基准,计算6种算法的单帧匹配误差和匹配时间。通过对比6种算法匹配结果的RMSE值,单帧匹配时的平移误差、旋转误差、欧式适合度和匹配时间,得到在不同坡度林分下精度最高的帧间匹配算法。【结果】在坡度为1°的林分下,基于FPFH特征匹配算法的胸径估测结果RMSE值为2.2 cm,旋转误差为0.032×10^(-6)弧度,平移误差为1.25×10^(-6)m,欧式适合度为27.7 m,单帧匹配时间为15.99 s,在6种算法中精度最高;在坡度为13°的林分下,基于FPFH特征匹配算法的胸径估测结果RMSE值为2.81 cm,旋转误差为0.069×10^(-6)弧度,平移误差为2.41×10^(-6)m,欧式适合度为28.63 m,单帧匹配时间为16.12 s,在6种算法中精度最高;在坡度为25°的林分下,基于PFH特征匹配算法的胸径估测结果RMSE值为4.42 cm,旋转误差为0.19×10^(-6)弧度,平移误差为5.26×10^(-6)m,欧式适合度为31.44 m,匹配时间为18.94 s,在6种算法精度最高。【结论】背包式激光雷达中的帧间匹配算法精度受森林坡度影响明显,其中ICP算法受坡度影响最小;基于FPFH特征匹配算法在坡度较小的林分下匹配效果最好,而基于PFH特征匹配算法在坡地较大的林分下匹配精度最高;高坡度地区背包式激光雷达测量精度较低,不仅与帧间匹配算法的精度下降有关,还受自身点云质量的影响。

关键词：林业背包式激光雷达激光SLAM 点云配准算法对比

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基于星载LiDAR波形数据的森林胸高断面积估测研究

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西北林学院学报 2014年第5期29卷 156-162页

作者：王蕊邢艳秋尤号田孙小添东北林业大学森林作业与环境研究中心黑龙江哈尔滨150040

为探索星载LiDAR在森林胸高断面积上的应用潜力,利用星载激光雷达ICESat/GLAS波形数据对吉林汪清林区的森林胸高断面积进行估测。通过对ICESat/GLAS波形数据波形进行处理,提取一系列波形特征参数,利用回归估计方法分析波形特征参数与胸... 详细信息

为探索星载LiDAR在森林胸高断面积上的应用潜力,利用星载激光雷达ICESat/GLAS波形数据对吉林汪清林区的森林胸高断面积进行估测。通过对ICESat/GLAS波形数据波形进行处理,提取一系列波形特征参数,利用回归估计方法分析波形特征参数与胸高断面积的相关关系,建立预测模型对森林胸高断面积进行估测。结果表明:在所提波形特征参数中,波形长度、H5和H10与胸高断面积在三次函数拟合时具有明显的相关性,判定系数R2分别为0.813、0.737和0.613,预测精度P分别为0.951、0.932和0.901,综合分析最终确定波形长度估测模型最好,该模型可稳定准确地估测出胸高断面积。表明星载LiDAR是未来估测森林胸高断面积一种有效的方法,并为进一步的森林蓄积量研究提供了一种技术手段。

关键词：胸高断面积星载LiDAR ICESat/GLAS 波形特征参数

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基于双目立体视觉SLAM的林下实时定位

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中南林业科技大学学报 2021年第2期41卷 16-22,34页

作者：黎达邢艳秋黄佳鹏杨书航东北林业大学森林作业与环境研究中心黑龙江哈尔滨150040

【目的】在林下环境中受到树木冠层的遮挡,易造成全球导航卫星系统卫星信号失锁,不能满足林下实时定位的需求。本研究引入双目立体视觉SLAM技术,在移动过程中根据周围环境中路标点的位置变化实时确定传感器的空间位置和姿态,以期在林下... 详细信息

【目的】在林下环境中受到树木冠层的遮挡,易造成全球导航卫星系统卫星信号失锁,不能满足林下实时定位的需求。本研究引入双目立体视觉SLAM技术,在移动过程中根据周围环境中路标点的位置变化实时确定传感器的空间位置和姿态,以期在林下环境中达到实时定位的目的。【方法】实验过程中使用双目相机按照10 Hz的采集频率对3块边长为40 m的方形样地连续拍摄,按照ORB特征提取方法从图像中选择具有代表性的路标点,然后依据双目相机成像模型恢复路标点的空间位置,并由路标点的位置变化实时推算相机空间位置和姿态。最后使用光束平差法优化相机位姿和路标点坐标,进一步提高算法的定位精度。通过对比全站仪的测量结果,计算出采集路线中控制点坐标的均方根误差,验证双目立体视觉SLAM算法在林下环境中的定位精度。【结果】实验从控制点坐标定位精度和算法实时性角度对双目立体视觉SLAM算法的定位结果进行定量分析。结果显示由双目立体视觉SLAM算法计算出的相机运行轨迹和全站仪的测量轨迹基本一致,控制点坐标沿X轴、Y轴与Z轴方向的均方根误差(RMSE)分别为0.81、0.65、0.58 m;每帧图像处理时间集中分布在0.06~0.08 s之间,处理速度高于其采集频率。【结论】提出的双目立体视觉SLAM算法,在移动过程中实时确定出相机传感器的空间位置和姿态,解决了林下无法实时定位的难题,为基于移动采集方式的森林样地调查工作奠定了基础。

关键词：森林样地双目相机视觉SLAM 位姿估计移动测量

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基于动态圆柱拟合的背包激光雷达单木骨架曲线提取

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中南林业科技大学学报 2021年第12期41卷 68-76页

作者：黄志鑫邢涛邢艳秋王强东北林业大学森林作业与环境研究中心黑龙江哈尔滨150040

【目的】为了精确构建树木的三维模型,基于背包激光扫描(Backpack laser scanning,BLS)系统获取的单木点云数据,提出了一种动态圆柱拟合方法提取树木真实的骨架曲线。【方法】以广西壮族自治区南宁市高峰林场为研究区。从样地点云数据... 详细信息

【目的】为了精确构建树木的三维模型,基于背包激光扫描(Backpack laser scanning,BLS)系统获取的单木点云数据,提出了一种动态圆柱拟合方法提取树木真实的骨架曲线。【方法】以广西壮族自治区南宁市高峰林场为研究区。从样地点云数据中分离出单棵杉木点云,对其地面点与树叶点进行滤波处理,得到单木枝干点云。根据树木单枝近似圆柱特性,提出动态圆柱拟合算法,将单木枝干点云分割成大量单枝点云,并对单枝点云进行优化。分别对优化后单枝点云的XYZ坐标进行主成分分析,计算其特征值,最大特征值所对应的特征向量即为主方向。基于体元逐层聚类,沿主方向进行骨架点的提取,并利用3次B样条曲线对单枝骨架点进行平滑处理以获取单枝骨架曲线。利用同向向量近邻点搜索方法确定单枝骨架曲线连接点,实现骨架曲线拼接,从而实现完整单木骨架曲线的提取。【结果】对样地单株杉木进行骨架曲线提取,设置3种动态圆柱递减参数δ。递减参数为0.3 cm时,点云利用率为95.04%,处理时间为515.05 s;递减参数为0.5 cm时,点云利用率为92.70%,处理时长为369.34 s;递减参数为0.8 cm时,点云利用率79.70%,处理时长为349.35 s。参数为0.3 cm时,点云利用率最高,能够非常完整的提取骨架曲线;参数为0.5 cm时,点云利用率可以满足骨架曲线的提取,并且算法运行时间相比于参数0.3 cm时降低了28.29%;参数为0.8 cm时,部分单枝存在缺失现象,无法满足骨架曲线提取要求。【结论】将递减参数设置为0.5 cm,利用动态圆柱拟合方法提取背包激光扫描单木点云的骨架曲线能够表征单木的几何、拓扑结构。

关键词：骨架曲线背包激光雷达扫描动态圆柱拟合单枝点云

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基于机载LiDAR点云估测林分的平均树高

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西北林学院学报 2015年第3期30卷 170-174页

作者：焦义涛邢艳秋霍达尤号田赵晨阳东北林业大学森林作业与环境研究中心黑龙江哈尔滨150040

以内蒙古上库力农场为研究区,基于高程归一化后的植被点云数据计算了植被点云高度阈值平均值,建立林分平均树高线性回归模型,并进行精度评定。结果表明,模型估测平均树高精度最高为99.81%,最低为87.09%,总体平均精度为94.56%。利用植被... 详细信息

以内蒙古上库力农场为研究区,基于高程归一化后的植被点云数据计算了植被点云高度阈值平均值,建立林分平均树高线性回归模型,并进行精度评定。结果表明,模型估测平均树高精度最高为99.81%,最低为87.09%,总体平均精度为94.56%。利用植被点云高度阈值平均值估测林分平均树高具有较高的可靠性。

关键词：激光雷达植被点云高度阈值平均值平均树高

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基于机载LiDAR落叶松树冠几何形状三维重建关键技术研究

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西北林学院学报 2015年第2期30卷 186-190页

作者：赵晨阳邢艳秋霍达焦义涛尤号田东北林业大学森林作业与环境研究中心黑龙江哈尔滨150040

森林冠层的三维重建研究能够更加直观反映森林空间结构,提高森林参数的测量精度。目前小光斑激光雷达已经广泛应用于林业研究中。为建立落叶松树冠三维形状模型,以长春净月潭实验区落叶松机载LiDAR(LiDAR,Light Detection And Ranging)... 详细信息

森林冠层的三维重建研究能够更加直观反映森林空间结构,提高森林参数的测量精度。目前小光斑激光雷达已经广泛应用于林业研究中。为建立落叶松树冠三维形状模型,以长春净月潭实验区落叶松机载LiDAR(LiDAR,Light Detection And Ranging)数据为基础,采用K-means算法提取建模参数。该算法以单木树冠顶点作为初始聚类中心,经过4次迭代估测出单木树高和单木树冠直径,通过与试验区的单木实测数据对比,进行相关性分析,得到估测树高和估测树冠与实测数据相关系数分别为0.892 4和0.769 0,经过验证,估测树高和估测树冠的精度为94.06%和82.21%。利用激光雷达提取出的单木坐标、树高、树冠和冠基高采用旋转抛物线方法重建森林尺度三维模型呈现森林结构。

关键词：小光斑激光雷达 K-means 单木参数冠幅形状三维重建

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LiDAR不同强度校正法对樟子松叶面积指数估测的影响

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测绘学报 2018年第2期47卷 170-179页

作者：尤号田邢艳秋彭涛丁建华桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541004 东北林业大学森林作业与环境研究中心黑龙江哈尔滨150040

机载激光雷达(LiDAR)强度数据在获取过程中受多种因素影响,各因素影响的有效量化及校正对机载LiDAR强度校正及应用具有重要意义。本文以雷达方程为基础,分别采用距离、入射角及距离和入射角对LiDAR点云强度进行校正,从中提取冠层总强度... 详细信息

机载激光雷达(LiDAR)强度数据在获取过程中受多种因素影响,各因素影响的有效量化及校正对机载LiDAR强度校正及应用具有重要意义。本文以雷达方程为基础,分别采用距离、入射角及距离和入射角对LiDAR点云强度进行校正,从中提取冠层总强度和强度比值两类参数,用于估测森林叶面积指数(LAI),以期量化各影响因素强度校正对不同类型参数估测森林LAI的影响。结果表明:强度经距离校正能够提高森林LAI的估测精度,而强度经数字高程模型衍生入射角校正非但没能提高估测精度,反而降低了估测精度。强度经距离和入射角综合校正虽能提高森林LAI的估测精度,但结果却低于距离单独校正的结果。与此同时,对冠层总强度参数而言,强度校正前后森林LAI估测结果的差异较为明显,而对强度比值参数而言,强度校正前后森林LAI估测结果差异不大。综上可知,不同因素强度校正对森林LAI估测的影响不同,且影响程度与所用参数变量类型密切相关。因此,在未来强度应用研究中,应根据变量参数类型选择合适的校正方式,以避免不恰当校正造成的成本浪费及精度降低。

关键词：距离入射角冠层总强度强度比值叶面积指数

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黑龙江省穆棱东北红豆杉林物种组成与群落结构

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林业科学 2016年第5期52卷 26-36页

作者：刁云飞金光泽田松岩刘延坤刘玉龙韩丽冬李云红东北林业大学生态研究中心哈尔滨150040 黑龙江省森林工程与环境研究所哈尔滨150040

【目的】东北红豆杉系红豆杉属的第三纪孑遗的珍贵乔木,国家一级保护植物。本研究旨在分析东北红豆杉大样地的物种组成与群落结构及东北红豆杉与其他主要树种的种间空间关联性,为进一步探讨东北红豆杉林群落生物多样性的形成与群落维持... 详细信息

【目的】东北红豆杉系红豆杉属的第三纪孑遗的珍贵乔木,国家一级保护植物。本研究旨在分析东北红豆杉大样地的物种组成与群落结构及东北红豆杉与其他主要树种的种间空间关联性,为进一步探讨东北红豆杉林群落生物多样性的形成与群落维持机制提供依据。【方法】参照BCI(Barro Colorado Island)中50 hm2样地的技术规范,于2014年在黑龙江省穆棱东北红豆杉国家级自然保护区建立1块25 hm^2的固定监测样地,并对样地内DBH≥1 cm的木本植物进行每木调查。【结果】样地内木本植物共57种,其中乔木32种,灌木21种,藤本4种,隶属于22科38属,包括裸子植物2科4属6种、被子植物20科34属51种;所有树种的平均胸径为7.83 cm,物种丰富度为63 877株,当取样面积为21 hm2时所有物种全部出现;样地内所有个体的径级分布呈倒"J"型,其中东北红豆杉的径级分布呈正态分布型,毛榛呈"L"型,其余主要树种紫椴、色木槭、簇毛槭、青楷槭、枫桦、臭冷杉和红松均呈倒"J"型;在小于50 m的尺度内,紫椴、色木槭、毛榛、青楷槭和枫桦均呈聚集分布,臭冷杉、簇毛槭、东北红豆杉均呈先聚集分布,再随机分布,后均匀分布,红松呈在聚集分布和随机分布间波动;东北红豆杉与色木槭的空间关联性在小尺度(1,3和5 m)上呈负相关,随着空间尺度增大呈相互独立,当空间尺度大于30 m时呈正相关,东北红豆杉与簇毛槭、青楷槭、枫桦、毛榛和红松的空间关联性在不同空间尺度上均呈负相关,东北红豆杉与臭冷杉在不同尺度上基本呈负相关,仅在个别尺度呈相互独立,东北红豆杉与紫椴在不同尺度上基本呈相互独立,仅个别尺度呈负相关。【结论】东北红豆杉林具有较高的物种多样性,大部分树种的更新良好,而东北红豆杉更新极差;不同物种具有不同生境偏好,物种空间分布与生境紧密关联;红松、臭冷杉、紫椴、青楷槭、毛榛、枫桦、簇毛槭与东北红豆杉可能存在生态位分化。

关键词：东北红豆杉物种组成径级结构空间分布格局空间关联

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