移动式二维激光扫描仪分析果树测量不确定度的评定

Q4 Agricultural and Biological Sciences Landtechnik Pub Date : 2020-12-09 DOI:10.15150/LT.2020.3251
K. Saha, Nikos Tsoulias, Manuela Zude-Sasse
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摘要

精确估计果园中的几何植物变量对于精确管理至关重要。安装在拖拉机上的移动2D激光雷达系统可以捕捉表面的3D点云,从而分析未来果树的生长。尽管该方法具有一些优点,例如使用有源光源来测量变化的光条件,但由于激光束的入射范围和角度的干扰影响,可能会发生3D点云的失真。为了量化这些影响,测量了一个已知总厚度的立方体。用硫酸钡作为扩散涂层对金属盒的表面进行改性。结果表明,盒子的估计平均高度小于实际高度,而宽度估计值超过了实际宽度。最大误差(RMSE)分别为2.09%。高度和纬度估计为0.91%。研究发现,使用测量对象的分段水平来估计盒子的体积,然后估计果树的体积,非常适合测量,并且在商业果园中,获得信息以进行精确的、针对单株的管理的新可能性。
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Bewertung der Messunsicherheit bei der Analyse von Obstbäumen mit mobilem 2D-Laserscanner
Eine genaue Schatzung der geometrischen Pflanzenvariablen in Obstanlagen ist unerlasslich fur deren prazise Bewirtschaftung. Auf dem Traktor montierte, mobile 2D-LiDAR-Systeme konnen die Aufnahme von 3D-Punktewolken der Oberflachen und somit eine Analyse des Wachstums von Obstbaumen in der Zukunft ermoglichen. Obwohl die Methode einige Vorteile hat, wie die Verwendung einer aktiven Lichtquelle zur Messung bei wechselnden Lichtverhaltnissen, kann jedoch eine Verzerrung der 3D-Punktewolke aufgrund des storenden Einflusses von Reichweite und Einfallswinkel des Laserstrahls auftreten. Um diese Effekte zu quantifizieren, wurde ein Quader mit bekannter Grose vermessen. Die Oberflache des Metallkastens wurde mit Bariumsulfat als Diffusionsbeschichtung modifiziert. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die geschatzte mittlere Hohe des Kastens kleiner als die tatsachliche Hohe war, wahrend die Breitenschatzung die tatsachliche Breite uberschritt. Der hochste Fehler (RMSE) betrug 2,09 % bzw. 0,91 % fur die Hohen- und Breitenschatzung. Es wurde festgestellt, dass die Schatzung des Volumens des Kastens und anschliesend eines Obstbaums unter Verwendung von segmentierten Ebenen des Messobjektes zur Vermessung gut geeignet war und in kommerziellen Obstanlagen neue Moglichkeiten der Informationsgewinnung fur die prazise, einzelbaumspezifische Bewirtschaftung bietet.
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Landtechnik
Landtechnik Agricultural and Biological Sciences-Agronomy and Crop Science
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