CN106846486A - 基于点云的古树名木测绘方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于点云的古树名木测绘方法和装置。所述基于点云的古树名木测绘方法包括：获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。采用本发明，能够提高对树木进行测绘的过程的效率，且能够提高测绘的准确度。

Description

基于点云的古树名木测绘方法和装置

技术领域

本发明涉及测绘、计算机技术等领域，尤其涉及一种基于点云的古树名木测绘方法和装置。

背景技术

古树名木是人类历史进程中保存下来的年代久远，且具有重大的科研、历史、文化等价值的树木。一方面，古树名木作为绿色历史文化遗产，不仅是一种不可再生的自然遗产，更是城市悠久历史的重要组成部分，是一个地区历史的特殊象征，因此具有独特的文化遗产价值。另一方面，古树名木作为绿色环保的守护神，对环境的改善和保护具有重要意义。但是在寸土寸金的城市中，古树名木的保护形势十分严峻。为了保护古树名木，2001年全国绿化委员会颁布《全国古树名木普查建档技术规定》：“要形成完整的古树名木资源档案，实行微机动态监测管理。古树名木档案每五年更新。”古树名木的测绘数据是一切保护措施的基础，也是古树名木档案的主要内容。准确详实的空间测绘数据不仅可以为古树名木的保护提供保障，还可以有助于有效利用城市空间，为城市规划、城市建设等提供有力支撑。

现有的测绘方法为：测绘人员使用测距仪在多个测量点进行测量后，根据测量获得的数据进行测绘图的绘制。受现有的测绘方法的限制，当前的对树木的测绘仅能够记录古树名木的冠幅(树木的南北方向宽度和东西方向宽度的平均值)、胸围、树高等数据，而无法记录树木的长势。对树木的长势，现如今的测绘方法只能进行分级描述(一般分为“旺盛”、“一般”、“较差”、“濒死”、“死亡”5级)。显而易见地，现有的测绘方法由于依赖于人工测量与绘制，因此测绘过程效率低下，精度不高，且不能准确反映树木枝杆体系和枝叶长势。

激光扫描技术是利用激光测距原理，通过不断改变激光束水平和垂直角获取被测物体表面三维坐标的一种非接触式主动测量技术。激光扫描技术是20世纪90年代中期激光应用研究的重大突破，改变了传统的单点采集数据的作业模式，能够快速自动连续地进行测量并生成相应的点云数据。这种测量模式为古树名木测绘的精细化、信息化提供了机遇。

发明内容

在现有技术“地面激光扫描仪测量地形的方法”(申请号201410326884.X)中，采用了地面三维激光扫描仪实现对地形的测量和对大比例尺地形图的绘制，使得外业测量效率与传统方法相比提高了3至4倍，且测量结果的准确率有所提升。受该“地面激光扫描仪测量地形的方法”的启发，本发明提出一种基于点云的古树名木测绘方法和装置，通过对该“地面激光扫描仪测量地形的方法”中所提供的地形测量方法作出改进，并将改进后的地形测量方法应用于对树木进行测绘的过程中，从而能够提高对树木进行测绘的过程的效率，且能够提高测绘的准确度。

本发明提供的一种基于点云的古树名木测绘方法，具体包括：

获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；

对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；

提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；

提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；

根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。

进一步地，所述目标树木点云为树木枝干点云。

进一步地，所述目标树木点云为树木枝叶点云；所述点云层的个数为一个；

则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

计算所述点云层的垂直投影的外轮廓的东西向最大宽度及南北向最大宽度；

计算所述东西向最大宽度及所述南北向最大宽度的平均值，获得所述目标树木的冠幅；

根据所述目标树木的冠幅、所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述冠幅的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

进一步地，所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

计算与所述目标树木的胸围测量处相对应的点云层的垂直投影的外轮廓长度，并将所述外轮廓长度设置为所述目标树木的胸围；

根据所述目标树木的胸围、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述胸围的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

进一步地，所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

计算所述目标树木点云的水平投影的外轮廓的垂直最大长度，并将所述垂直最大长度设置为所述目标树木的树高；

根据所述目标树木的树高、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述树高的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

进一步地，所述测绘结果中包括所述目标树木的树木三维模型；

则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

根据每个所述点云层的平面图及所述目标树木点云的立面图，生成所述目标树木的树木三维模型。

进一步地，所述测绘结果中包括所述目标树木与所述目标树木的周围环境的位置关系平面图和位置关系立面图；

则在所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果之前，还包括：

获得所述扫描设备扫描所述周围环境所生成的周围环境点云；

根据所述周围环境点云获得周围环境平面图和周围环境立面图；

则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

将所述周围环境平面图与至少一个所述点云层的平面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系平面图；以及，

将所述周围环境立面图与所述目标树木点云的立面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系立面图。

相应地，本发明还提供了一种基于点云的古树名木测绘装置，具体包括：

目标树木点云获得模块，用于获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；

目标树木点云分割模块，用于对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；

平面图获得模块，用于提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；

立面图获得模块，用于提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；以及，

测绘结果生成模块，用于根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。

进一步地，所述目标树木点云为树木枝干点云。

进一步地，所述目标树木点云为树木枝叶点云；所述点云层的个数为一个；

则所述测绘结果生成模块，具体包括：

投影轮廓宽度计算单元，用于计算所述点云层的垂直投影的外轮廓的东西向最大宽度及南北向最大宽度；

树木冠幅计算单元，用于计算所述东西向最大宽度及所述南北向最大宽度的平均值，获得所述目标树木的冠幅；以及，

第一测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的冠幅、所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述冠幅的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

进一步地，所述测绘结果生成模块，具体包括：

树木胸围计算单元，用于计算与所述目标树木的胸围测量处相对应的点云层的垂直投影的外轮廓长度，并将所述外轮廓长度设置为所述目标树木的胸围；以及，

第二测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的胸围、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述胸围的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

进一步地，所述测绘结果生成模块，具体包括：

树木树高计算单元，用于计算所述目标树木点云的水平投影的外轮廓的垂直最大长度，并将所述垂直最大长度设置为所述目标树木的树高；以及，

第三测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的树高、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述树高的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

进一步地，所述测绘结果中包括所述目标树木的树木三维模型；

则所述测绘结果生成模块，具体包括：

树木三维模型生成单元，用于根据每个所述点云层的平面图及所述目标树木点云的立面图，生成所述目标树木的树木三维模型。

进一步地，所述测绘结果中包括所述目标树木与所述目标树木的周围环境的位置关系平面图和位置关系立面图；

则所述基于点云的古树名木测绘装置，还包括：

周围环境点云获得模块，用于获得所述扫描设备扫描所述周围环境所生成的周围环境点云；以及，

周围环境图获得模块，用于根据所述周围环境点云获得周围环境平面图和周围环境立面图；

则所述测绘结果生成模块，具体包括：

位置关系平面图获得单元，用于将所述周围环境平面图与至少一个所述点云层的平面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系平面图；以及，

位置关系立面图获得单元，用于将所述周围环境立面图与所述目标树木点云的立面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系立面图。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法和装置，通过采用点云技术描述所要绘制的树木，并对所获得树木点云进行分割、分析和处理，获得相应的树木的平面图和立面图，并根据所获得的平面图和立面图生成相应的测绘结果，从而使得树木数据的采集过程以及测绘结果的生成过程均由数据处理系统自动完成，因此能够提高对树木进行测绘的过程的效率，且能够提高测绘的准确度。

附图说明

图1是本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的一个优选的实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的一个优选的实施例中的一个原始点云的示意图；

图3是本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的一个优选的实施例中的一个目标树木点云的示意图；

图4是本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的一个优选的实施例中的一个点云层的垂直投影及该垂直投影的外轮廓的示意图；

图5是本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的一个优选的实施例中的另一个点云层的垂直投影及该垂直投影的外轮廓的示意图；

图6是本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的一个优选的实施例中的又一个点云层的垂直投影及该垂直投影的外轮廓的示意图；

图7是本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的一个优选的实施例中的一个目标树木点云的一个水平投影及该水平投影的外轮廓的示意图；

图8是本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的另一个优选的实施例中的一个树木枝干点云的示意图；

图9是本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的另一个优选的实施例中的一个树木枝干三维模型的示意图；

图10是本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的又一个优选的实施例中的一个位置关系平面图的示意图；

图11是本发明提供的基于点云的古树名木测绘装置的一个优选的实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过采用扫描设备对树木(古树名木)进行扫描，获得该树木的树木点云，并对该树木点云进行分析和处理，获得该树木的平面图和立面图，从而获得对该树木进行测绘的测绘结果。其中，测绘结果可以包括树木的平面测绘图、立面测绘图、树木三维模型、树木与周围环境的位置关系平面图、树木与周围环境的位置关系立面图中的一种或者多种。该测绘结果中还可以包括树木的冠幅、胸围、树高等相关数据。由于在该测绘过程中采用了全自动的数据获取和数据处理方法，因此能够提高对树木进行测绘的过程的效率，且能够提高测绘的准确度。

如图1所示，为本发明提供的基于点云的古树名木测绘方法的一个优选的实施例的流程示意图，包括步骤S11至S15，具体如下：

S11：获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；

S12：对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；

S13：提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；

S14：提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；

S15：根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。

需要说明的是，目标树木点云是通过从扫描设备扫描目标树木及目标树木的周围环境所生成的原始点云中提取获得的。原始点云的生成过程具体如下：

1)在目标树木周围围绕着该目标树木设置若干(一般为9个)扫描测站，其中包括地面扫描测站和非地面扫描测站(如，当设置的扫描测站的个数为9个时，设置5个地面扫描测站和4个非地面扫描测站)，非地面扫描测站可以设置于目标树木周围的楼层、建筑等上；

2)扫描设备分别在各个扫描测站上对目标树木及目标树木的周围环境进行扫描，生成相应的点云，并将所生成的点云发送给系统；

3)系统在接收到扫描设备发送的在各个扫描测站上获得的点云之后，对这些点云进行拼接，获得建立于站心坐标系中的原始点云；

4)系统在原始点云中选择若干(一般为4个)基准点，并根据这些基准点将原始点云从站心坐标系中转换至大地坐标系中；

5)系统将所获得的建立于大地坐标系中的原始点云存入系统数据库中。

如图2所示，为本优选的实施例中的一个原始点云的示意图。

当需要对目标树木进行测绘时，以基于图2所示的原始点云建立相应的树木三维模型为例，首先从该原始点云中提取获得目标树木点云。如图3所示，为从图2所示的原始点云中提取获得的目标树木点云的示意图。随后，系统对所获得的目标树木点云进行水平分割，获得一个或者多个点云层(点云层的厚度一般为2m)，并对这些点云层进行垂直投影，提取这些垂直投影的外轮廓，从而获得每个点云层的平面图。如图4至图6所示，为图3中的目标树木点云中的三个点云层的垂直投影及该垂直投影的外轮廓的示意图。另外，系统还对所获得的目标树木点云进行水平投影(一般分为南北向和东西向)，并提取该水平投影的外轮廓，从而获得该目标树木点云的立面图。如图7所示，为图3中的目标树木点云的一个水平投影及该水平投影的外轮廓的示意图。最后，系统根据所获得的所有点云层的平面图和目标树木点云的立面图，生成相应的目标树木的平面测绘图和立面测绘图。可以理解的是，在一些应用场景中，根据实际情况的需要，可以只生成相应的平面测绘图，也可以只生成相应的立面测绘图。

通过采用点云技术描述所要绘制的树木，并对所获得树木点云进行分割、分析和处理，获得相应的树木的平面图和立面图，并根据所获得的平面图和立面图生成相应的测绘结果，从而使得树木数据的采集过程以及测绘结果的生成过程均由数据处理系统自动完成，因此能够提高对树木进行测绘的过程的效率，且能够提高测绘的准确度。

需要进一步说明的是，在一些应用场景中，在对各个点云层进行垂直投影之前，还需要对目标树木点云进行抽稀处理，以使该目标树木点云的密度降低，目标树木的枝叶、枝干的更加清晰，从而进一步提高测绘精度。

在另一个优选的实施例中，在上述优选的实施例的基础之上，所述目标树木点云为树木枝干点云。

需要说明的是，在本优选的实施例中，系统还可以单只针对目标树木的枝干进行测绘。具体地，系统从原始点云中提取获得目标树木点云之后，对该目标树木点云进行过滤处理，将其中的树叶部分的点云滤除，从而获得树木枝干点云。如图8所示，为从图3所示的目标树木点云中提取获得的树木枝干点云的示意图。随后，依照上述优选的实施例所提供的基于点云的古树名木测绘方法，基于该树木枝干点云生成相应的树木枝干平面测绘图和树木枝干立面测绘图。

在又一个优选的实施例中，在上述优选的实施例的基础之上，所述目标树木点云为树木枝叶点云；所述点云层的个数为一个；

则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

计算所述点云层的垂直投影的外轮廓的东西向最大宽度及南北向最大宽度；

计算所述东西向最大宽度及所述南北向最大宽度的平均值，获得所述目标树木的冠幅；

根据所述目标树木的冠幅、所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述冠幅的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

进一步地，所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

计算与所述目标树木的胸围测量处相对应的点云层的垂直投影的外轮廓长度，并将所述外轮廓长度设置为所述目标树木的胸围；

根据所述目标树木的胸围、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述胸围的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

进一步地，所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

计算所述目标树木点云的水平投影的外轮廓的垂直最大长度，并将所述垂直最大长度设置为所述目标树木的树高；

根据所述目标树木的树高、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述树高的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

需要说明的是，系统在生成与目标树木相对应的平面测绘图和立面测绘图的同时，还可以同时测量该目标树木的冠幅、胸围、树高等相关数据，从而将这些相关数据标注在所生成的平面测绘图和立面测绘图上。

具体地，系统将目标树木点云中的树木枝叶点云(即目标树木点云中的与目标树木的枝叶部分相对应的点云)进行垂直投影并获得相应的垂直投影的外轮廓后，计算该外轮廓的东西向最大宽度及南北向最大宽度，并计算该东西向最大宽度与该南北向最大宽度的平均值，从而获得该目标树木的冠幅。若图6所示的垂直投影及该垂直投影的外轮廓为图3所示的目标树木点云中的树木枝叶点云的垂直投影及该垂直投影的外轮廓，计算获得该垂直投影的外轮廓的东西向最大宽度为30.78m，南北向最大宽度为27.87m，则该目标树木的冠幅为29.325m。

当点云层的厚度为1cm时，系统将目标树木点云中距离水平面高度为1.3m处的点云层作为胸围测量处的点云层，并将该点云层的垂直投影的外轮廓长度作为该目标树木的胸围。若图4所示的垂直投影及该垂直投影的外轮廓为图3所示的目标树木点云中的距离水平面高度为1.3m处的点云层(此时点云层的厚度为1cm)的垂直投影及该垂直投影的外轮廓，计算获得该垂直投影的外轮廓的长度为6.84m，则该目标树木的胸围为6.84m。需要进一步说明的是，当目标树木为灌木、藤木等时，则将与水平面距离最近的点云层作为胸围(地围)测量处的点云层。

系统在获得目标树木点云的水平投影及该水平投影的外轮廓之后，即可计算该水平投影的外轮廓的垂直最大长度，从而获得该目标树木的树高。如，系统计算图7所示的水平投影的外轮廓的垂直最大长度为23.86m，则该目标树木的树高即为23.86m。

通过在对树木进行测绘的同时，根据该树木的树木点云计算该树木的冠幅、胸围、树高等相关数据，使得所获得的测绘结果中的数据多样、信息丰富且精确度高。

在又一个优选的实施例中，在上述优选的实施例的基础之上，所述测绘结果中包括所述目标树木的树木三维模型；

则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

根据每个所述点云层的平面图及所述目标树木点云的立面图，生成所述目标树木的树木三维模型。

需要说明的是，系统还可以根据所获得的所有点云层的平面图和目标树木点云的立面图建立目标树木的树木三维模型。具体地，系统根据所获得的所有点云层的平面图和目标树木点云的立面图，利用上下相邻的点云层的平面图在三维空间中沿立面图中的轮廓路线进行扫掠，从而建立获得相应的树木三维模型。

可以理解的是，系统还可以单只针对目标树木的枝干构建相应的树木枝干三维模型。如图9所示，为根据从图3所示的目标树木点云中提取获得的树木枝干点云所生成的树木枝干三维模型的示意图。

由于是在对树木点云进行分层处理的基础上生成树木三维模型，因此树木三维模型实际上是分层生成的，因此该树木三维模型的精细化的程度高，能够反映树木的枝干体系及枝叶长势。

在又一个优选的实施例中，在上述优选的实施例的基础之上，所述测绘结果中包括所述目标树木与所述目标树木的周围环境的位置关系平面图和位置关系立面图；

则在所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果之前，还包括：

获得所述扫描设备扫描所述周围环境所生成的周围环境点云；

根据所述周围环境点云获得周围环境平面图和周围环境立面图；

则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

将所述周围环境平面图与至少一个所述点云层的平面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系平面图；以及，

将所述周围环境立面图与所述目标树木点云的立面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系立面图。

需要说明的是，系统还可以根据所获得的一个或者多个点云层的平面图和目标树木点云的立面图生成的描述目标树木与周围环境之间的位置关系的位置关系平面图和位置关系立面图。具体地，系统从原始点云中提取获得周围环境点云(即原始点云中的与目标树木的周围环境相对应的点云)，并根据该周围环境点云绘制获得周围环境平面图和周围环境立面图。随后，系统将该周围环境平面图与所获得的点云层的平面图相叠加，从而获得目标树木与周围环境之间的位置关系平面图，并将该周围环境立面图与所获得的目标树木点云的立面图相叠加，从而获得目标树木与周围环境之间的位置关系立面图。如图10所示，为图3所示的目标树木点云中的一个点云层的平面图与周围环境平面图相叠加后的位置关系平面图的示意图。可以理解的是，目标树木点云的立面图与周围环境立面图相叠加后的位置关系立面图的效果与之类似。

本发明实施例提供的基于点云的古树名木测绘方法，通过采用点云技术描述所要绘制的树木，并对所获得树木点云进行分割、分析和处理，获得相应的树木的平面图和立面图，并根据所获得的平面图和立面图生成相应的测绘结果，从而使得树木数据的采集过程以及测绘结果的生成过程均由数据处理系统自动完成，因此能够提高对树木进行测绘的过程的效率，且能够提高测绘的准确度。另外，通过在对树木进行测绘的同时，根据该树木的树木点云计算该树木的冠幅、胸围、树高等相关数据，使得所获得的测绘结果中的数据多样、信息丰富且精确度高。在生成树木三维模型的过程中，由于是在对树木点云进行分层处理的基础上生成树木三维模型，因此树木三维模型实际上是分层生成的，因此该树木三维模型的精细化的程度高，能够反映树木的枝干体系及枝叶长势。

相应地，本发明还提供一种基于点云的古树名木测绘装置，能够实现上述基于点云的古树名木测绘方法的所有流程。

如图11所示，为本发明提供的基于点云的古树名木测绘装置的一个优选的实施例的结构示意图，具体如下：

目标树木点云获得模块111，用于获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；

目标树木点云分割模块112，用于对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；

平面图获得模块113，用于提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；

立面图获得模块114，用于提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；以及，

测绘结果生成模块115，用于根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。

在另一个优选的实施例中，在上述优选的实施例的基础之上，所述目标树木点云为树木枝干点云。

在又一个优选的实施例中，在上述优选的实施例的基础之上，所述目标树木点云为树木枝叶点云；所述点云层的个数为一个；

则所述测绘结果生成模块115，具体包括：

投影轮廓宽度计算单元，用于计算所述点云层的垂直投影的外轮廓的东西向最大宽度及南北向最大宽度；

树木冠幅计算单元，用于计算所述东西向最大宽度及所述南北向最大宽度的平均值，获得所述目标树木的冠幅；以及，

第一测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的冠幅、所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述冠幅的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

进一步地，所述测绘结果生成模块115，具体包括：

树木胸围计算单元，用于计算与所述目标树木的胸围测量处相对应的点云层的垂直投影的外轮廓长度，并将所述外轮廓长度设置为所述目标树木的胸围；以及，

第二测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的胸围、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述胸围的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

进一步地，所述测绘结果生成模块115，具体包括：

树木树高计算单元，用于计算所述目标树木点云的水平投影的外轮廓的垂直最大长度，并将所述垂直最大长度设置为所述目标树木的树高；以及，

第三测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的树高、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述树高的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

在又一个优选的实施例中，在上述优选的实施例的基础之上，所述测绘结果中包括所述目标树木的树木三维模型；

则所述测绘结果生成模块115，具体包括：

树木三维模型生成单元，用于根据每个所述点云层的平面图及所述目标树木点云的立面图，生成所述目标树木的树木三维模型。

在又一个优选的实施例中，在上述优选的实施例的基础之上，所述测绘结果中包括所述目标树木与所述目标树木的周围环境的位置关系平面图和位置关系立面图；

则所述基于点云的古树名木测绘装置，还包括：

周围环境点云获得模块，用于获得所述扫描设备扫描所述周围环境所生成的周围环境点云；以及，

周围环境图获得模块，用于根据所述周围环境点云获得周围环境平面图和周围环境立面图；

则所述测绘结果生成模块115，具体包括：

位置关系平面图获得单元，用于将所述周围环境平面图与至少一个所述点云层的平面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系平面图；以及，

位置关系立面图获得单元，用于将所述周围环境立面图与所述目标树木点云的立面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系立面图。

本发明实施例提供的基于点云的古树名木测绘装置，通过采用点云技术描述所要绘制的树木，并对所获得树木点云进行分割、分析和处理，获得相应的树木的平面图和立面图，并根据所获得的平面图和立面图生成相应的测绘结果，从而使得树木数据的采集过程以及测绘结果的生成过程均由数据处理系统自动完成，因此能够提高对树木进行测绘的过程的效率，且能够提高测绘的准确度。另外，通过在对树木进行测绘的同时，根据该树木的树木点云计算该树木的冠幅、胸围、树高等相关数据，使得所获得的测绘结果中的数据多样、信息丰富且精确度高。在生成树木三维模型的过程中，由于是在对树木点云进行分层处理的基础上生成树木三维模型，因此树木三维模型实际上是分层生成的，因此该树木三维模型的精细化的程度高，能够反映树木的枝干体系及枝叶长势。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，包括：

获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；

对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；

提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；

提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；

根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。

2.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述目标树木点云为树木枝干点云。

3.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述目标树木点云为树木枝叶点云；所述点云层的个数为一个；

则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

计算所述点云层的垂直投影的外轮廓的东西向最大宽度及南北向最大宽度；

计算所述东西向最大宽度及所述南北向最大宽度的平均值，获得所述目标树木的冠幅；

根据所述目标树木的冠幅、所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述冠幅的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

4.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

计算与所述目标树木的胸围测量处相对应的点云层的垂直投影的外轮廓长度，并将所述外轮廓长度设置为所述目标树木的胸围；

根据所述目标树木的胸围、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述胸围的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

5.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

计算所述目标树木点云的水平投影的外轮廓的垂直最大长度，并将所述垂直最大长度设置为所述目标树木的树高；

根据所述目标树木的树高、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述树高的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

6.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述测绘结果中包括所述目标树木的树木三维模型；

则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

根据每个所述点云层的平面图及所述目标树木点云的立面图，生成所述目标树木的树木三维模型。

7.如权利要求1所述的基于点云的古树名木测绘方法，其特征在于，所述测绘结果中包括所述目标树木与所述目标树木的周围环境的位置关系平面图和位置关系立面图；

则在所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果之前，还包括：

获得所述扫描设备扫描所述周围环境所生成的周围环境点云；

根据所述周围环境点云获得周围环境平面图和周围环境立面图；

则所述根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果，具体包括：

将所述周围环境平面图与至少一个所述点云层的平面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系平面图；以及，

将所述周围环境立面图与所述目标树木点云的立面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系立面图。

8.一种基于点云的古树名木测绘装置，其特征在于，包括：

目标树木点云获得模块，用于获得扫描设备扫描目标树木所生成的目标树木点云；

目标树木点云分割模块，用于对所述目标树木点云进行水平分割，获得至少一个点云层；

平面图获得模块，用于提取每个所述点云层的垂直投影的外轮廓，获得每个所述点云层的平面图；

立面图获得模块，用于提取所述目标树木点云的水平投影的外轮廓，获得所述目标树木点云的立面图；以及，

测绘结果生成模块，用于根据至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的测绘结果。

9.如权利要求8所述的基于点云的古树名木测绘装置，其特征在于，所述目标树木点云为树木枝干点云。

10.如权利要求8所述的基于点云的古树名木测绘装置，其特征在于，所述目标树木点云为树木枝叶点云；所述点云层的个数为一个；

则所述测绘结果生成模块，具体包括：

投影轮廓宽度计算单元，用于计算所述点云层的垂直投影的外轮廓的东西向最大宽度及南北向最大宽度；

树木冠幅计算单元，用于计算所述东西向最大宽度及所述南北向最大宽度的平均值，获得所述目标树木的冠幅；以及，

第一测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的冠幅、所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述冠幅的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

11.如权利要求8所述的基于点云的古树名木测绘装置，其特征在于，所述测绘结果生成模块，具体包括：

树木胸围计算单元，用于计算与所述目标树木的胸围测量处相对应的点云层的垂直投影的外轮廓长度，并将所述外轮廓长度设置为所述目标树木的胸围；以及，

第二测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的胸围、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述胸围的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

12.如权利要求8所述的基于点云的古树名木测绘装置，其特征在于，所述测绘结果生成模块，具体包括：

树木树高计算单元，用于计算所述目标树木点云的水平投影的外轮廓的垂直最大长度，并将所述垂直最大长度设置为所述目标树木的树高；以及，

第三测绘图生成单元，用于根据所述目标树木的树高、至少一个所述点云层的平面图和所述目标树木点云的立面图，生成相应的标注有所述树高的所述目标树木的平面测绘图和立面测绘图。

13.如权利要求8所述的基于点云的古树名木测绘装置，其特征在于，所述测绘结果中包括所述目标树木的树木三维模型；

则所述测绘结果生成模块，具体包括：

树木三维模型生成单元，用于根据每个所述点云层的平面图及所述目标树木点云的立面图，生成所述目标树木的树木三维模型。

14.如权利要求8所述的基于点云的古树名木测绘装置，其特征在于，所述测绘结果中包括所述目标树木与所述目标树木的周围环境的位置关系平面图和位置关系立面图；

则所述基于点云的古树名木测绘装置，还包括：

周围环境点云获得模块，用于获得所述扫描设备扫描所述周围环境所生成的周围环境点云；以及，

周围环境图获得模块，用于根据所述周围环境点云获得周围环境平面图和周围环境立面图；

则所述测绘结果生成模块，具体包括：

位置关系平面图获得单元，用于将所述周围环境平面图与至少一个所述点云层的平面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系平面图；以及，

位置关系立面图获得单元，用于将所述周围环境立面图与所述目标树木点云的立面图进行叠加，获得所述目标树木与所述周围环境的位置关系立面图。