隨著植被三維特征數字化技術的發展和結構精確建模技術的提升,研究者基于數字化模型可以實現更高精度且非破壞性表型特征分析,輔助表型變異、植物功能性狀及對環境變化的響應研究,并用于探究植物復雜性狀的遺傳基礎。
南京大學生命科學學院、地理與海洋學院及南京林業大學生物與環境學院聯合研究組在《生態學雜志》發表論文,報道了基于地基激光雷達點云的植被表型特征測量。
研究以加拿大一枝黃花(Solidago canadensis L.)為對象,在培養過程中利用地基激光雷達掃描系統(terrestrial LiDAR scanning,TLS)對實驗植株進行多站掃描和點云融合,實現對植株生長過程的連續觀測。對于掃描獲取的離散點云,利用多端點三維坐標重構法獲取植株高度,并基于葉片點云的Delaunay三角網重構葉片表面,獲得植株的真實高度、葉面積、葉傾角和方位角等結構參量。對比手動測量結果,發現基于點云重構獲得的植株高度與真實植株高度對比,二者間相似性的決定系數為0.991,葉面積、葉傾角、方位角相似性分別為0.989、0.949和0.871;基于TLS點云重構法實現了非破壞性的植物表型測量,能夠獲得高精度的植物表型特征;多時相掃描能精確監測植物生長過程的表型特征變化。
本研究可以為精細尺度上植物性狀信息的精確反演研究提供參考。
圖1 實驗場地布置
圖2 點云數據去噪
圖3 葉片點云數據封裝優化
圖4 激光雷達獲取的植物各表型數據
圖5 葉片表型點云計算結果與實測結果的對比