无论是生态学还是林业,对森林结构信息的需求都很高。传统的生物量估算方法,如砍伐和称重,通常用于精确测算生物量,并且是昂贵和耗时的。因此,非破坏性的方法越来越多的用于生物量测算,如遥感应用、激光雷达等。然而,这些方法的准确性不如破坏性的方法高。因此,为了寻找一种能够适当平衡精度与效率之间关系的无创生物量估算方法,该文基于无人机摄影测量技术及树木定量结构模型,提出了一种能够进行精确树木三维重建与生物量估测的研究方案。该研究旨在探讨无人机点云应用于单株树木三维重建的可行性。为了测试无人机影像的树木建模性能,总计对研究区内230棵古树名木,38个树种进行了空中摄影,并随后进行了树木建模。为了获取无人机数据采集的最佳角度,飞行是在换叶季节进行,使用了不同的倾斜相机角度。之后对单木点云进行了噪点过滤、点云预处理,并完成了对树木分支结构的几何重建。这种重建是基于定量结构树木模型的,它是精确模拟树的分支结构、几何形状的几何模型,可用于进行树木三维结构信息提取,树木生物量的计算。该研究将无人机点云和定量结构模型估测的胸径与实测数据进行了对比,并将基于定量结构模型的生物量估测与基于实测数据的生物量估测进行了精度比较。研究中发现,树木的点云生成密度随着相机倾斜角度的增加而增加。无人机点云胸径提取的相对均方根误差为9.62%,从定量结构模型两种树干拟合方法中胸径提取的相对均方根误差分别为6.19%和5.86%。以定量结构模型生成的材积为基础的生物量估测比参考数据偏低34.97%,以其提取的胸径和异速生长方程为基础的生物量估测比参考数据偏低27.01%。实验验证表明,密集的冠层结构减弱了对于无人机影像对于树木的三维建模能力。在此种条件下,可采用改进飞行路径、进行重复性飞行或者寻找替代的建模策略来改善定量结构模型的建模性能。该研究观测精度可满足我国林业调查的需求,有助于利用无人机进行快速参数提取和生物量估测,可用于基于卫星或实测数据的生物量估测的校准和验证,具有较好的推广前景。