地面激光扫描(TLS)技术通过三维重构技术能实现森林的场景再现,获取的点云数据可以实现森林的精准、无损监测,点云分布信息量化能得到点云的特征参数,这些特征参数与林木特征相关联,可用于林木测树因子的估测。将TLS用于不同造林密度人工林的生长变化监测,能为人工林经营和管理提供精准数据,从而充分发挥人工林的经济和生态等效能,也为TLS用于更广泛的林业调查提供参考。研究首先进行了多回波地面激光扫描仪Rigel VZ-400i的扫描标定实验,为野外扫描提供支持。接着以4种造林密度(6m×6m、5m×5m、3m×8m、4.5m×8m)和3种无性系(95杨、797杨、895杨)杨树人工林为研究对象,获取研究区2017年与2019年的点云数据,提取和计算两期杨树的树高、不同高度处直径、材积等测树因子。分析两期内不同造林密度、不同无性系对杨树测树因子变化影响,并建立了两期削度方程分析树干形状变化,为人工林经营提供参考。最后,基于点云的分布信息,设计并提取了 TLS的特征参数高度累计百分比,分析其与林木测树因子间的联系,并结合多种高度的特征参数区分造林密度建立了 2019年胸径、材积估测模型,分析TLS的特征参数在立木测树因子反演中的精度与可行性。主要研究结果如下:1、标定结果表明,TLS的3种回波(全回波、单目标回波、首次回波)中,首次回波数据(Firstreturn)获取的数据噪点最少,提取的直径精度(乖离率0.7660)最高。全回波数据(All return)提取的直径精度(乖离率0.8820)次之。扫描站点相同时,高密度扫描比低密度扫描的直径提取精度高。在实际运用中需要根据密度合理加密站点,并根据树高选择合适的回波数据进行分析。2、2017年到2019年,6m×6m造林密度的林木平均胸径、平均树高、平均材积均最大,3m×8m造林密度的林木平均胸径、平均树高、平均材积均最小。造林密度、无性系对杨树的胸径、树高生长有显著影响,林木的胸径生长量随造林密度增加而降低,树高生长量随造林密度增加而增加;林木的材积生长量随着造林密度增加而减少;造林密度、无性系、以及两者交互作用对林木高径比的变化量影响显著,高径比的平均减少量(变化量的绝对值)随着造林密度增加而降低。研究期内,6m×6m造林密度的95无性系杨树胸径生长最佳,5m×5m造林密度的895无性树高生长最佳,6m×6m的797无性系杨树林木材积生长最佳,高造林密度的杨树趋于高生长,低造林密度的杨树趋于径向生长。3、建立了两期不同造林密度的削度方程模型。2017年到2019年,胸高形数和胸高形率变化不明显,研究建立了两期胸高形数和形率关系式模型f1,3=0.5095q2+1.5208/(q2H)。以可变指数削度方程d2=Db1+b2H(H-h)b3+b4D/H建立了两期不同造林密度的削度方程模型,并绘制两期不同造林密度的干形曲线,结果表明研究期内4个造林密度的杨树树干形状统一,且保持同步增长。4、高度累计百分比(Hz)在不同造林密度中具有差异性,其突变点能够反映不同造林密度主干干形的变化。研究基于地面激光点云的特征参数建立了胸径、材积估测模型,其中H95与林木胸径、材积的相关性最高。在线性模型和非线性模型中,非线性模型更适合研究区杨树胸径、材积估测模型的建立。利用地面激光点云特征参数建立的林木胸径、材积估测模型拟合精度均较高(R2最大为0.8873),估测效果良好,可作为研究区胸径、材积估测模型。建立的估测模型自变量均选用了高度累计百分比(Hz),体现Hz在TLS点云特征参数建立测树因子估测模型中有重要地位。