針對(duì)全波激光雷達(dá)(LiDAR)數(shù)據(jù)在坡地森林高度估測(cè)中的應(yīng)用,該文提出利用地形參數(shù)估測(cè)樹高的方法。首先以ICESat-GLAS大光斑全波形數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,利用指數(shù)加權(quán)和形式建立全波LiDAR波形的理想數(shù)據(jù)模型,并采用最小二乘法求解該理想模型;其次,利用閾值法確定有效波形的始末位置,進(jìn)而得到有效波形的波形長(zhǎng)度,并據(jù)此估計(jì)地形起伏參數(shù);結(jié)合光斑直徑、波形長(zhǎng)度、地形起伏參數(shù)以及地表展寬程度,建立樹高估測(cè)模型。以黑龍江省大興安嶺為實(shí)驗(yàn)研究區(qū),估測(cè)樹高與實(shí)際測(cè)量值之間的相關(guān)系數(shù)為0.926 2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:針對(duì)地形坡度等外在因素影響,利用波形本身特征參數(shù),能有效量化地形因素的影響,并能有效解決地形復(fù)雜地區(qū)樹木高度估測(cè)問(wèn)題。

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【部分圖文】：

圖1 原始波形和擬合波形

利用最小二乘法擬合理想波形與實(shí)際波形,并以此求解模型參數(shù),所求解的模型參數(shù)(均值)對(duì)應(yīng)該光斑內(nèi)地面和樹木頂端在垂直方向的具體位置信息,即高度信息。原始波形和擬合波形數(shù)據(jù)如圖1所示,其中橫坐標(biāo)由回波幀數(shù)轉(zhuǎn)化為相對(duì)高程,縱坐標(biāo)表示脈沖強(qiáng)度,根據(jù)樹木和地表的均值參數(shù),結(jié)合波形數(shù)據(jù)的垂直....

圖2 植被坡度高度模型

假設(shè)樹木均勻生長(zhǎng)在坡度為θ的坡地上,樹木實(shí)際高度為H,由地形引起的坡度高為S,由地形引起的坡高與坡度成正相關(guān),引入常數(shù)k′表征植被所處地形起伏參數(shù),D為光斑直徑,如圖2所示,樹木所處虛線和實(shí)線位置不同,從而使得地形起伏系數(shù)k′值大小的不同。由圖2可看出,由于樹木所在坡地的地形起伏....

圖3 坡度與地形展寬之間的關(guān)系

由式(7)可知,由坡度信息建立的理想樹高模型可用來(lái)估測(cè)樹木高度,但由于在坡度一定且樹木覆蓋度較大的區(qū)域,采用高精度DEM數(shù)據(jù)提取地形坡度較為困難。在全波LiDAR波形數(shù)據(jù)中,地形等外在因素會(huì)導(dǎo)致地表對(duì)應(yīng)的波形部分發(fā)生較大程度的展寬,可近似認(rèn)為地形坡度與地表展寬呈現(xiàn)正比例關(guān)系,因此....

圖4 遙感影像和光斑分布

利用本文提出樹高估計(jì)算法實(shí)現(xiàn)坡地樹高估測(cè),所選研究區(qū)域?yàn)楹邶埥〈笈d安嶺地區(qū)(121°12′～127°00′E,50°10′～53°33′N),該研究區(qū)地內(nèi)形坡度范圍為0～28°,森林覆蓋率為79.83%,研究區(qū)森林面積為665.1km2,活力木總蓄積5.14億m3,植物類別以....

本文編號(hào)：4052696