FARO Orbis移动激光扫描助力林业数字化转型,实现智能森林

三维激光扫描在林业三维数字化中的应用：未来林业发展将打造“数字孪生智慧林业”场景，进一步提升空间治理能力。“实时+史料”，建立数字孪生本底模型。利用先进三维激光雷达扫描设备，对重要数据进行点云成像，通过与森林资源本底历史数据比对、核查及导入，完成数字孪生本底数据模型建立。实现林业资源概况数字化、全景化、实景化展示。同时通过使用激光雷达等创新技术实现数字化转型，提高效率，实现工业 新时代的智能森林——专注于造林、森林经营、木材供应和整体数字信息流。

一、背景

在一般概念当中，涉及到大型复杂现场的扫描时，我们首先会考虑高精度的静态式地面激光扫描仪(TLS)，比如法如的Focus大空间激光扫描仪。然而，这类扫描仪需要在一个位置进行固定式扫描，在森林中，地面地形崎岖不平，并时常覆盖有苔藓、蕨类等植被，不容易架设固定式扫描，且随着项目的进展和扫描更大区域的需求的增加，TSL 的优势在森林扫描中完全无法体现。

二、移动三维扫描方案

另一种常规选择是基于无人机的解决方案，这种方式可以在短时间内捕获大面积区域，但这种方法无法从高空穿透茂密植被，通达地面，因此在收集森林地面和树干数据方面仍旧需要引进一种新的解决方案——移动式激光扫描仪。

三、FARO ORBIS设备介绍

Orbis 是 FARO 推出的一款一体化移动激光扫描仪，对于希望更快地提供高精度交付成果、减少人为错误并提高整体效率的行业专业人士来说，这是一场革命性的转变。

精准的 SLAM 算法

移动精度高达5毫米

固定式 Flash扫描精度可达2毫米

扫描范围可达120米

重量仅为3.6千克（包括记录仪和电池）

360°照片和彩色点云数据

配有独脚架用于固定式 Flash 扫描

1、Orbis移动激光扫描

2、Orbis 固定flash扫描

在调查了市场后，选择了移动激光扫描仪解决方案，可以快速捕获地面数据，达到足够高的精度，以满足他们的需求。并且将移动激光扫描仪数据与无人机激光雷达数据相结合，就可以获得更完整、详实的数据集。

四、三维扫描数据处理

使用了移动激光扫描仪，在短时间内捕获了大面积密集点云，这些精确的点云数据包含了森林地面、碎片、树干和茂密的植被。点云数据可以直接导入软件中，应用复杂的算法来分割数据。树干的自动分割允许更容易的树木计数，提供精确的森林库存量，并且分割到单棵树可以了解树的高度、胸径、冠幅等多方面。树木的数字分离将提取木材质量、生物量和其他生态相关变量等特征成为可能。

五、移动扫描在林业三维扫描中的优势

（1）主动式测量

移动激光扫描设备无需自然光。在黄昏、夜间、阴天等场景中，即使传统测量方式束手无策，其获取数据的精度完全不受影响。

（2）数据获取效率高

相较于传统测绘以及固定式激光扫描手段，数据采集更加快速、全面，无惧大体量工作的挑战。

（3）数据成果应用广泛

通过移动激光扫描设备，获取点云数据的同时还可获取全景图，该数据可用于森林资源调查，进行单木分割，提取树位置、树高、胸径、冠幅等信息，还可用于建模等。

（4）非接触式采集

移动激光扫描设备无需接触被采集物即可获取高精数据，且设备扫描范围较广，在不伤害植被的情况下高效完成数据采集。

六、利用新兴技术为林业带来技术性革命性发展，移动激光扫描仪已被确定为从地面绘制森林地图的有效方法，提供准确的点云，作为深度学习研究机会的基础。

审核编辑 黄宇