我国大小兴安岭林区的森林资源十分丰富,是我国重要的林业基地。然而,由于过去自然因素和人为因素的共同干扰破坏,大小兴安岭的活立木总蓄积量和林地面积大幅减少,林业资源已发生巨大变化,森林生物多样性显著下降,林分结构不合理,森林稳定性减弱,导致该地区形成了大面积的次生林。本论文利用地面三维激光扫描(TLS)技术来预测和评价次生林木材材性,对木材的材性分析和评价有借鉴价值,为其经营管理提供了一种新的手段和方法,进而为指导该地区的次生林的诱导改造、恢复与重建以及木材的加工利用提供理论依据。本研究的主要内容如下:(1)应用地面三维激光扫描仪,在大小兴安岭地区的4块白桦次生林样地进行单木扫描,对扫描后树干点云进行分层处理并设置阈值;运用Hough变换算法提取单木位置与胸径,利用树干生长方向得到树高与冠幅;运用回归分析对算法估计值和实测值进行拟合,判断算法的准确性;利用体元模拟法与传统体积计算方法分别估测树冠体积,分析两种算法的差异。结果表明:4块样地的单木识别率平均为86.5%;4块样地的单木胸径、树高、冠幅估测的决定系数(R2),分别为0.82、0.79、0.83;利用体元模拟法与传统树冠体积计算方法得到4块样地中树冠体积的平均差异为35.6%,两种算法间4块样地平均决定系数为0.96,拟合精度较高,且体元估测法比传统计算法估测的树冠体积相对较小。(2)对白桦进行物理力学及解剖性质的研究,观察其物理力学性质的轴向变异与解剖性质的径向变异规律,并对各性质之间的相关性进行统计分析。结果表明:从轴向变化来看,木材基本密度与抗弯强度、抗弯弹性模量随着树干的增高而逐渐减小;顺纹抗压强度在树干的1-3m处增大,随后减小;从径向变化来看,白桦成熟材的解剖性质(纤维长度、宽度、长宽比、纤维双壁厚、壁腔比、导管比量、木纤维比量及木射线比量)变化很小;从相关性分析来看,木材密度与顺纹抗压强度、抗弯强度以及抗弯弹性模量的相关系数分别为0.72、0.82、0.79。同时,木材力学性质与木材密度、木材力学性质与解剖性质之间都存在较强的线性相关性。(3)基于地面三维激光扫描点云提取单木结构参数,建立单木结构参数与木材性质(物理、力学与解剖性质)的预测模型。结果表明:从五种预测模型中通过拟合优度选取最优模型,计算得到白桦力学性质的拟合效果较好,顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量的最优预测模型相关系数分别为0.77、0.70、0.71,而对于白桦木材的解剖性质模型预测,只有纤维长度达到0.60,基本密度为0.45,其他解剖性质预测模型的相关系数均小于0.4;在模型检验方面,计算五种预测模型的验证数据,得到最优验证模型,与模型预测时的最优模型相符,验证了上述木材性质模型拟合的准确度。综上所述,本文主要利用三维激光扫描仪测得点云数据,以软件与算法编写的方法进行处理,提取白桦次生林的单木结构参数,通过木材性质实验测得木材物理力学及解剖性质,并建立两者之间的预测模型,研究结果可为木材材性预测提供一种新的研究方法,对次生林的质量分析与评价具有很好的借鉴价值。