2019年天山云杉背包式激光雷达三维参数测量数据集

doi:10.19788/j.issn.2096-6369.220118

农业大数据学报 ›› 2022, Vol. 4 ›› Issue (1): 119-124.doi: 10.19788/j.issn.2096-6369.220118

2019年天山云杉背包式激光雷达三维参数测量数据集

王亚鹏¹(), 张文革², 胡林^3,^4,⁵, 刘婷婷^3,^4,⁵, 曹姗姗^3,^4,⁵, 王蕾⁶(), 孙伟^3,^4,⁵()

^1.新疆农业大学计算机与信息工程学院，乌鲁木齐 830052
^2.新疆天山西部国有林管理局，伊宁 835000
^3.中国农业科学院农业信息研究所，北京 100081
^4.国家农业科学数据中心，北京 100081
^5.农业农村部农业大数据重点实验室，北京 100081
^6.新疆林业科学院现代林业研究所，乌鲁木齐 830092

收稿日期:2022-02-26 出版日期:2022-03-26 发布日期:2022-06-29
通讯作者: 王蕾,孙伟 E-mail:1033453569@qq.com;wanglei@163.com;sunwei02@caas.cn
作者简介:[1] 王亚鹏|王亚鹏，男，在读硕士研究生，研究方向：农业信息化;E-mail:1033453569@qq.com|张文革，胡林，等. 2019年天山云杉背包式激光雷达三维参数测量数据集[DB/OL]. 国家农业科学数据中心.DOI: 10.12205/A0007.20220609.30.ds.2055.|张文革，胡林，等. 2019年天山云杉背包式激光雷达三维参数测量数据集[DB/OL]. 国家农业科学数据中心.DOI: 10.12205/A0007.20220609.30.ds.2055.
基金资助:
天山北坡天山云杉生物量时空估测方法优化研究(31860180);基于深度学习的土壤重金属空间估测变异函数多尺度套合模型最优拟合(41807005);新疆林木腐烂病风险时空分析及预测研究(32060321)

3D Parameter Measurement Dataset of Picea Schrenkiana var. tianshanica by Using Backpack LiDAR in 2019

Yapeng Wang¹(), Wenge Zhang², Lin Hu^3,^4,⁵, TingTing Liu^3,^4,⁵, Shanshan Cao^3,^4,⁵, Lei Wang⁶(), Wei Sun^3,^4,⁵()

^1.Computer and Information Engineering College, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China
^2.State owned Forest Administration Bureau of Western Tianshan, Yining 835000, China
^3.Agricultural Information Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
^4.National Agriculture Science Data Center, Beijing 100081, China
^5.Key Laboratory of Big Agri-Data, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China
^6.Institute of Mordern Forestry, Xinjiang Academy of Forestry Science, Urumqi 830052, China

Received:2022-02-26 Online:2022-03-26 Published:2022-06-29
Contact: Lei Wang,Wei Sun E-mail:1033453569@qq.com;wanglei@163.com;sunwei02@caas.cn

摘要/Abstract

摘要：

单木胸径、树高和冠幅等三维结构参数是森林生态系统结构、功能与格局等研究的重要基础。应用天基卫星遥感影像和空基无人机影像多用于提取区域、林分和样地尺度的森林结构参数，基于地面背包式激光雷达可高效获取单木尺度的高精度特征数据，提升传统的人工地面调查效率和准确性，是森林结构参数反演数据来源的有力补充。以新疆西天山森林生态系统国家定位观测研究站的天山云杉林为研究对象，根据天山云杉的立地条件、林分起源和空间分布等特征，于2019年10月选择3块人工林和3块天然林样地进行背包式激光雷达扫描，共获取320株天山云杉单木的三维点云数据。通过对点云数据进行预处理和单木参数识别，提取单木X坐标、Y坐标、胸径、树高、树冠直径、冠幅面积和树冠体积等三维结构参数，构建2019年天山云杉背包式激光雷达三维参数测量数据集。本数据集可为多尺度森林生态系统关键参数反演研究提供基础数据，也可为森林资源外业调查过程中背包式激光雷达应用效果评估提供案例。

关键词: 天山云杉, 单木三维参数, 背包式激光雷达, 科学数据

Abstract:

Three-dimensional structural parameters such as single wood DBH, tree height and crown width are an important basis for research on the structure, function and pattern of forest ecosystems. The application of space-based satellite remote sensing images and space-based UAV images were mostly used to extract forest structure parameters at the regional, stand and sample plot scales. Based on ground-based backpack LIDAR, high-precision feature data at the single-wood scale can be efficiently obtained to improve the efficiency and accuracy of traditional manual ground surveys, which is a powerful supplement to the data sources for forest structure parameter inversion. This dataset was based on the Picea Schrenkiana var. tianshanica forest at the National Positioning Observation and Research Station for Forest Ecosystems in the Western Tianshan Mountains of Xinjiang. Based on the characteristics of the site conditions, stand origin and spatial distribution of Picea Schrenkiana var. tianshanica, three plantation and three natural forest sample plots were selected for backpack LiDAR scanning in October 2019, and 3D point cloud data of 320 single woods of Picea Schrenkiana var. tianshanica were obtained. By preprocessing the point cloud data and identifying the single wood parameters, the 3D structural parameters such as single wood X coordinate, Y coordinate, DBH, tree height, crown diameter, crown area and crown volume were extracted to construct the 3D Parameter Measurement Dataset of Picea Schrenkiana var. tianshanica by using backpack LiDAR in 2019. This dataset could provide basic data for inversion studies of key parameters of multi-scale forest ecosystems, and can also provide a case study for evaluating the effect of backpack LiDAR application in the process of forest resource field survey.

Key words: Picea Schrenkiana var. tianshanica, single wood 3D data, backpack LIDAR, scientific data

中图分类号:

王亚鹏, 张文革, 胡林, 刘婷婷, 曹姗姗, 王蕾, 孙伟. 2019年天山云杉背包式激光雷达三维参数测量数据集[J]. 农业大数据学报, 2022, 4(1): 119-124.

Yapeng Wang, Wenge Zhang, Lin Hu, TingTing Liu, Shanshan Cao, Lei Wang, Wei Sun. 3D Parameter Measurement Dataset of Picea Schrenkiana var. tianshanica by Using Backpack LiDAR in 2019[J]. Journal of Agricultural Big Data, 2022, 4(1): 119-124.

图/表 7

图1

图2

图3

表1

表2

表3

参考文献 13

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数据库（集）名称	2019年天山云杉背包式激光雷达三维参数测量数据集
通信作者及邮箱	王蕾，E-mail: wanglei@163.com; 孙伟，E-mail: sunwei02@caas.cn
数据时间范围	2019年
空间分布	6块样地四至角点坐标如下，1号样地：82°53'27.64",43°09'06.40"；2号样地：82°53'19.20",43°09'07.74"；3号样地：82°52'51.09",43°09'02.66"；4号样地：82°52'33.21",43°08'51.02"；5号样地：82°52'20.52",43°08'45.07"；6号样地：82°52'15.87",43°08'36.50"
数据量	320株
数据格式	*.xlsx
数据服务系统网址	http://dx.doi.org/10.12205/A0007.20220609.30.ds.2055
基金项目	国家自然科学基金项目（31860180，41807005，32060321）
数据库（集）组成	对新疆西天山森林生态系统国家定位观测研究站的6块天山云杉林样地进行激光雷达扫描，提取单木三维参数，数据集包括：3个人工林和3个天然林样地文件，共有320株天山云杉单木测量数据，包含每株天山云杉的编号、X坐标、Y坐标、胸径、树高、树冠直径、冠幅面积、树冠体积，总数据量约77.4 KB。

名称	示例	名称	示例
样地	样地1	胸径/(cm)	20.1
类型	人工林	树高/(m)	7.244
编号	124	树冠直径/(m)	1.867
X坐标	-3.882	冠幅面积/(m²)	2.738
Y坐标	2.328	冠幅体积/(m³)	9.556

样地	分割正确株数	分割错误株数	漏分株数	Percision	Recall	F1-Score
1号样地	126	10	4	0.93	0.97	0.95
2号样地	72	7	3	0.91	0.96	0.94
3号样地	78	8	3	0.91	0.96	0.93
4号样地	16	2	1	0.89	0.94	0.91
5号样地	13	2	0	0.87	1.00	0.93
6号样地	15	2	1	0.88	0.94	0.91

样地	样本株数	回归关系	R²	RMSE
1号样地	126	y = 0.9299x + 0.9373	0.9413	0.89
2号样地	72	y = 0.936x + 1.1236	0.9237	1.38
3号样地	78	y = 0.9812x + 0.7597	0.9548	1.06
4号样地	16	y = 0.975x + 1.9675	0.9857	2.55
5号样地	13	y = 1.0104x - 2.9406	0.9452	4.53
6号样地	15	y = 0.9856x + 0.6628	0.9873	5.02

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2019年天山云杉背包式激光雷达三维参数测量数据集

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