【摘 要】
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三维绿量能够客观、准确描述城市绿化水平，可为定量研究城市绿地生态功能的机理提供可靠的数据基础。针对单位附属绿地分布分散、规模较小等特点，本研究提出一种面向该类城市绿地的三维绿量估算方案，该方案包括数据获取、处理、实体分割、分类和单木冠层提取以及三维绿量计算的环节。首先，利用背包式激光雷达测量系统获取三维点云数据，利用变尺度地面点滤波算法剔除地面点云；然后，利用基于密度的聚类算法对非地面点云进行聚类
【机 构】
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福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（41971344）； 福建省科技计划项目（2020I0008）资助；
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三维绿量能够客观、准确描述城市绿化水平，可为定量研究城市绿地生态功能的机理提供可靠的数据基础。针对单位附属绿地分布分散、规模较小等特点，本研究提出一种面向该类城市绿地的三维绿量估算方案，该方案包括数据获取、处理、实体分割、分类和单木冠层提取以及三维绿量计算的环节。首先，利用背包式激光雷达测量系统获取三维点云数据，利用变尺度地面点滤波算法剔除地面点云；然后，利用基于密度的聚类算法对非地面点云进行聚类，且基于密度特征的竞争算法对重叠区域进行二次分割，形成独立对象；接着，利用PointNet++模型提取植物点云，根据枝叶点云主方向差异性以及轴向分布密度提取冠层点云；最后，使用凸包法计算单木冠层三维绿量，累计每株木的三维绿量得到区域三维绿量。以某科技园区为例，估算其总三维绿量为21034.95 m3，其中，芒果树株数最多，三维绿量总量最大，为4868.64 m3，占23.2%；单株三维绿量最大的树种为小叶榄仁，平均每株为120.37 m3。本研究方案估算的树木三维绿量与传统方法的相对误差在10.7%～33.7%，平均相对误差为20.9%；与台积法的相对误差在2.7%～16.0%，平均相对误差为8.7%。本研究方案充分利用三维点云数据特性，所用凸多面体逼近树冠的原始形态，更符合树木的实际情况。该三维绿量测量和估算方案可为城市三维绿量快速、精确估算提供新思路。
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