基于激光雷达点云的树冠分形维数及其算法实现

Abstract Based on the ground lidar point cloud data the fractal dimension of a tree crown is calculated using the box countingdimension method and self-similarity characteristics research is done. The result proves that this method is effective.院点云数据 树冠 分形维数 计盒维数Key words point clouds data tree crowns fractal dimension box-counting dimension中图分类号院TP301.6 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）01-0190-020 引言Mandelbrot（1975）1正式提出与建立的分形理论，主要研究分形体的维数及自相似性规律2，分形维数是分形几何的核心，通过计算分形维数，可以对不规则的自相似几何形体（如植被根系 树木分枝结构 树冠 叶片分布特性及种群分布格局等）的复杂程度进行定量分析3-6。树冠作为树木自身遗传特性和环境影响的综合体，决定着林木外部形态以及对光能的截获 水分和养分的分布，既是树木生长发育的结构基础，又直接影响种群的三维空间分布格局。此外，不同的树种本身的树枝 叶片分布情况也不尽相同。前人研究表明林冠结构的复杂性和动态是影响森林生态系统结构和功能的主要因素之一，分形维数反应复杂形体占有空间的有效性，它是复杂形体不规则性的度量。所以文中以激光雷达点云数据为基础，计算单个树冠的三维空间的分维数。本文从分维角度细致解析树冠的分维结构为进一步研究不同树冠分形维数测算提供依据 经营与管理。