《表3 Lo Ds体系与建模算法和相应用户需求之间的耦合关系》

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《激光雷达点云树木建模研究进展与展望》

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树木模型包含树干、树枝、树叶部分的几何与拓扑信息，有时也需要增加果实、表面纹理、树种等语义，这些为树木模型的多层次细节表达（Lo Ds）奠定了基础。三维树木模型可以通过Billboard等二维平面方式渲染表达，也可以通过干、枝、叶任意精细程度的模型来对原始树木抽象表达。低层次细节的树木模型是对真实树木的高粒度抽象，往往缺乏枝干纹理、树叶、果实等语义信息。但是，作为灵活且轻量型几何表达的一种方式，低层次细节的模型比较适合大场景树木模型的存储、网络传输、场景渲染等。高层次细节的树木模型不具备低层次细节模型表达的紧凑性与轻量化，但几何精度高，真实感与保真度较强。在实际工程项目中，具体构建何种层次细节的三维树木几何模型往往由项目的成本、数据采集与处理的时间效率和用户需求等多方面因素决定。因此，后续建模需要在实际生产需求的导向下，实现模型轻量化表达与应用需求的最佳匹配。例如，在森林生态结构参数如胸径、树高、材积量提取时，对主枝干的几何精度要求较高，而计算树木叶面积指数时，则需要语义层次更加丰富的带有树叶高层次细节的树木模型。在虚拟旅游、智慧城市与虚拟游戏场景中，需要根据用户浏览的视点，在不同的场景下生成一系列多层次细节树木模型，满足场景渲染和用户沉浸感的体验。也就是说，既要有低层次细节的树冠模型对大场景进行渲染，又要包含高层次细节树木模型确保渲染的保真度，同时还要包含一系列中等层次细节的树木模型进行过渡，增强用户实时渲染的视觉体验。另外，如果建模算法不支持实时在线生成多层次细节树木模型的表达，也可以先生成最高精度的树木模型，然后采用计算几何中模型简化算法如QSlim等，生成层次细节更低的一系列三维树木模型，使得模型能够在多层次细节模型之间灵活转换，满足不同层次的应用需求。相应的Lo Ds、建模算法与实际需求匹配体系见表3。