木材质量评估可在价值链的不同阶段进行。通常情况下，在半成品或成品阶段进行评估，在这些阶段，按木材质量等级分类可提高其销售效率和产品价值，或者在产品适销性（如结构性应用）要求进行强制性评估时进行评估。
一般情况下，在木材被采伐后的阶段就已经开展了对材料质量的评估研究，包括将原木根据不同的类别和目的地进行分隔，或对这些木材的机械质量进行早期评估。
在供应链的更上游进行评估，如直接在森林中对立木进行评估，可为众多参与方带来多项优势。
从森林管理的角度来看，了解不同因素（气候、具体地点和栽培处理方式）对于木材的生长和产量以及对木材质量的影响，有助于决策者做出干预选择。在造林规划中以木材质量为目标，可以优化木材资源管理和保护，从而创造出超越单纯开采的价值。
森林所有者和使用者都能从了解林区质量中获益，从而提高采购和销售效率。事实上，根据质量对材料进行分类可以提高销售效率，使材料被运往的目的地多样化，以适应最合适的市场。
同样，木材的目的地和用途也可以根据不同类型的市场进行规划。由于制造企业可以更好地了解原材料的供应情况，从而有效地进行生产规划，所以能最大限度地减少进口，因此整个供应链都能从中受益。
最后，木材质量评估对于为树木育种计划选择合适的遗传材料至关重要。
由于认识到评估木材质量的重要性，有关立木木材质量的研究显著增加。使用关键词"wood quality"或者"timber quality"（即“木材质量”）和"standing"（即“立木”）在 Web of Science 数据库中进行文献检索，得出了相关结果：从1990年到2023年，发表的相关论文总数为195篇，随着引用次数的增加而稳步上升。
尽管就这一主题已经发表了大量研究成果，林业在评估和预测生长、产量以及树木大小方面拥有大量经过验证的工具，而在评估和预测木材质量方面却仍然缺乏可操作的、广泛使用的方法。将木材质量纳入森林资源管理主要取决于明确定义、轻松量化和收集木材质量属性的能力。
其中，面临的主要障碍在于木材质量本身的定义，因为它是一个相对概念，不能忽略材料的预期用途。立木的可测量属性可能与砍伐后木材产品的质量特性联系不够紧密。此外，定义木材质量的属性可能多种多样，而测量这些属性往往需要花费大量的时间和必要的设备，因此并不总是具有成本效益。
过去，可用于测量木材质量相关特性的技术有限，因此评估只能集中在少数几个特性上，并依赖于主观测量。人工检测有时不切实际，特别是对于识别和测量高度较高的树枝等任务，而且还受操作员主观性和经验的影响。不过，硬件和软件技术的进步带来了新的可能性，提高了勘测的速度和准确性。
因此，评估木材质量属性这项工作的目标是回顾科学文献并讨论以下几个方面：(1) 通常测量的属性及其如何定义立木的木材质量；(2) 用于评估这些属性的技术的适用性；(3) 这些属性和技术在预测质量方面的有效性；最后，(4) 在不久的将来应集中精力研究的领域，以便在木材质量评估方面取得进展。
研究技术和工具
在研究木材质量的过程中，关于视觉特征，即尺寸（茎干直径、高度和体积）是森林资源清查的基础，本文暂时不做讨论。
注：森林资源清查是指对林木 、林地和林区内的野生动植物及其他自然环境因素进行调查工作。其目的在于查清森林资源的分布、种类、数量、质量，了解清楚其变化规律，客观反映自然条件、经济条件，进行综合评价，提出全面的、准确的森林资源调查资料。
此外，有研究者Sandim 等人描述并比较了智能手机应用程序在森林资源清查中的应用。
然后，再看其他视觉属性，如茎干形态、分支特征以及是否存在损伤痕迹，这些都可以进行定量或定性评估。
定量调查涉及对每个特征进行单独测量，而定性评估则是根据为分配给不同类别的若干属性提供不同受理标准的规则来定义类别。
定量调查需要更多的时间和资源，但可以更准确地预测质量。
从另一方面来看，定性评估可以以更快的速度完成，但由于各国标准或当地习俗的历史差异，需要付出更多的努力来协调。
出于成本方面的考虑，一些定性评估程序将重点放在树高的前 5-6 米处，因为最大的价值往往集中在树干的这一部分，尤其是阔叶树。
随着时间的推移，出现了一些有前途的技术来实现勘测工作的自动化，使得勘测工作变得更快但仍然细致，从而能够大规模实施。这些技术可分为激光技术和图像技术。
激光扫描仪是一种被广泛应用的可定性评估茎干特征的技术。简而言之，激光扫描仪测量环境中物体与传感器之间的距离，并生成点云，以高度精确的方式重建检测到的物体。这些点云可以使用各种算法进行处理，以提取所需的信息。
激光扫描仪主要有两种类型：机载激光扫描仪（ALSs）安装在航空飞行器上，地面激光扫描仪（TLS）安装在地面上。机载激光扫描仪（ALSs）不太适合评估茎干尺寸以外的属性，主要用于生物质和森林结构调查。
而地面激光扫描仪（TLS）已经被用于测试树木的茎干形态和分枝度的评估，并对茎干缺陷检测进行了一些研究。目前，有静态式（安装在三脚架上）和移动式（手持式或背包式）两种地面激光扫描仪（TLS）。
在此次研究中，我们对地面激光扫描仪（TLS）的技术突破和操作细节进行了审查。
结果表明，通过目测分类的方式无法有效区分茎的形态和瘦度，因为各等级之间没有发现明显差异。而在茎的质量分级中，使用地面激光扫描仪（TLS）提供了更精确的结果。
Mengesha 等研究者也根据地面激光扫描仪（TLS）的数据计算出了白蜡木茎的锥度、扫描角度和倾斜度并进行了相似度比较。他们观察到，在落叶季节使用激光扫描仪测量得到的结果更优。
未来发展方向
激光或基于图像的技术最初侧重于测量树木尺寸和生物质等库存变量，现在已扩展到测量与木材质量相关的参数，如茎形和枝干特征。
研究表明，这些方法能够提供多功能的定量测量。然而，尽管结果表明这些方法具有应用前景，但由于需要平衡每种技术的优缺点，因此阻碍了它们的广泛应用。
目前，静态式地面激光扫描仪（TLS）可作为基于点云的存货计量的参考。其优势之一是能够快速自动检测到毫米级细节的树木属性。
注：在逆向工程中通过测量仪器得到的产品外观表面的点数据集合被称之为点云。逆向工程（又称逆向技术），是一种产品设计技术再现过程，即对一项目标产品进行逆向分析及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素，以制作出功能相近，但又不完全一样的产品。
然而，大多数传感器设备都非常昂贵，而且该技术需要大量的计算能力来处理数据，还需要专家来提取数值变量。
为了减少这些缺点，低成本的静态式地面激光扫描仪（TLS）与移动式激光扫描仪（MLS）和便携式激光扫描仪（PLS）一起进入了市场，这得益于传感器尺寸的缩小。
移动式激光扫描仪（MLS）在数据采集过程中不需要固定定位，可以与航空飞行器或处理器及收割机集成，而便携式激光扫描仪（PLS）可以手持或装入背包。与静态式地面激光扫描仪（TLS）相比，两者都能在相同的时间内更快地获取更大区域的数据，但精度较低（厘米级），在获取过程中产生的噪声也更大。不过尽管如此，将移动式激光扫描仪（MLS）和静态式地面激光扫描仪（TLS）获得的数据进行比较后发现结果是相似的。
另一方面，近期基于图像的解决方案（摄影测量学）因其价格低廉、便于携带、易于使用的数据采集设备（通常是照相机），以及自动、用户友好型的数据处理软件和数据计算算法的快速发展而受到越来越多的关注。
摄影测量学的另一个优势是可以捕捉到逼真的图像，便于快速、简便、直观地验证所收集的信息。
然而，作为一种被动传感技术，摄影测量受光线和大气条件变化的影响很大，从而影响图像质量。此外，三维重建的成功与否还取决于图片角度和重叠度等因素。因此，考虑到所有这些原因，制定一个采集协议可以帮助用户优化结果。
虽然摄影测量的数据采集速度相对较快，这也得益于现场测量（如便携式激光扫描仪PLS）的可移动性，但其精度低于激光技术，不过仍然能够满足操作要求。摄影测量和地面激光扫描仪（TLS）之间的直接比较结果仍然有限，但初步结果表明这两种技术之间的一致性很好。
值得一提的是旨在将这两种技术结合起来的研究。由于这两种技术各有优缺点，但比起单独使用其中的一项技术，将它们结合起来可以取得更有效的成果。
正如研究者Zhang和Lin所述，激光扫描与光学成像的融合已应用于多个领域，包括森林资源清查。在木材质量评估方面，这种方法也是一个很有前景的研究领域。
总之，在实现其广泛应用（不仅用于评估树的大小，还用于评估质量属性）之前，还需要进一步的开发。软件开发无疑是具有巨大发展潜力的一个方面。
在此次研究过程中还发现，除了需要进一步改进勘测技术以提高其可用性外，不可否认的是，这些技术在评估立木的可见特征方面具有巨大潜力。
不过还存在的问题是，所检测到的指标在预测砍伐树木所得产品质量方面的有效性，以及是否有更好的木材质量评价标准可以纳入调查。
要解决这个问题，就需要调查目前的衡量标准与最终产品质量之间的相关性，并确定能提供更准确的评估质量的其他参数。
该领域的研究对于开发更可靠的木材质量预测模型，最终提高林业评估的准确性和实用性至关重要。
如果将茎干表面的树枝疤痕与树节联系起来，并用 X 射线计算机断层扫描技术测量无疵原木的相关参数，就能获得更好的估算结果。
因此，肯定有必要开展进一步研究，以探索描述产品质量的最有效指标。
最后，应特别关注从外部可检测参数（如分支直径、插入角、在茎干中的位置、树高和茎干直径）出发，重建茎干内部分支发展（分支几何形状）的研究。
通过模拟原木加工过程中锯切产品的节疤，在这方面进行精确建模可以显著改善定性评估。
木材质量与最终产品的要求密不可分。为了更好地分析立木的哪些属性最能满足锯切产品的质量要求，有必要将在森林中收集的信息与在锯木厂收集的数据联系起来。
为实现这一目标，树木-原木-锯材信息的可追溯性是将数据联系起来用于学习预测算法的一个关键方面。
实施可追溯系统将在所有加工阶段对资源进行追踪，对管理与种植决策，以及收获和加工过程进行优化，以实现尽可能高的产品质量。
已经开发并测试了几种具有可追溯性的解决方案。其中有些方案主要由于应用成本较高而未被及时采用，而另一些方案则已经可以投入实际的使用过程。
例如射频识别技术（RFID），其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信，达到识别目标的目的。这项技术已被证明适用于使用相对廉价的无源标签标记立木。
Pichler 等研究者介绍了一个示范案例，在该案例中，森林-木材供应链上集成了不同的技术。立木和原木上的射频识别技术（RFID）标签保证了数据流；所有信息都存储在可访问的服务器上。
其原理是通过遥感（激光）技术收集的数据与森林中被标记的树木相关联。此外，研究者还确定了每个处理步骤的潜在瓶颈，并进行了风险分析。总之，相关研究者强调，该技术已经准备就绪，但在实际应用中仍持保留意见，特别是由于成本较高（但仍可接受），以及供应链中不同参与者之间难以协调达成统一。
研究结论
根据文献综述和近期的研究初步得出了以下结论：评估立木上已有的木材质量属性可为森林管理、采伐和木制品生产带来诸多益处。
这项工作的重点是研究茎干上可目测的属性。回顾技术标准和特征描述的相关文献表明，在森林资源清查中判定哪些属性可被评估为木材质量属性时缺乏一个通用的规则。不过，可以根据主要特征将可被判为木材质量属性的因素分为以下几类：尺寸、茎干形状、分枝性和损伤度。
此外，在近期的研究中我们还审查了应用激光或图像勘测技术自动定义这些属性的科学研究。最初，基于激光或图像的技术主要侧重于测量常见的存货变量，如尺寸（树木直径、高度）和生物质。
然而，由于取得了可喜的成果，人们的兴趣已扩大到对与木材质量密切相关的其他参数的调查，例如茎干形态、分支特征和茎干上可检测到的缺陷。
研究表明，使用这些技术工具在勘测茎干和分支的可见特性方面非常有效，通常比操作员进行的视觉质量分类效果更好。
此外，对各种属性进行定量测量的能力使这些技术具有多功能性，可适应不同的信息需求（例如，可根据定量数据重建不同的定性类别）。
尽管上文已经提到的有效工具和技术取得了这些积极成果，但尚未得到广泛应用。要实现更普遍的应用，值得关注的方面是降低硬件成本，但最重要的是开发方便用户的软件和算法，以加快现场收集数据的处理速度。
一个有趣的研究领域可能是将这两种技术（激光扫描和图像勘测技术）融合在一起，以减少它们各自的局限性，并使得两者的优势可被有效利用。
与此同时，我们的审查强调需要进一步研究立木的可测量属性如何才能够对应到锯切产品的质量。在这方面，实证研究可能很有价值，它还能评估供应链下游生产的产品。
因此，木材质量建模和类似的森林生长建模一样，是一个快速发展的领域。然而，这需要将生产过程的几个阶段（从森林、伐木作业到锯木厂加工）连接起来的数据。通过使用可追溯系统，可以有效地存储数据，从而使信息能够从一个阶段流通到下一个阶段。
最后，在可访问的数据库中收集更多的森林和木材质量数据将有助于应用创新的信息管理和处理技术。深度学习并探索人工智能技术的发展极具前景，但这些技术需要大量数据才能有效实施。
