激光測高衛(wèi)星全波形數(shù)據(jù)的森林樹高提取研究.pdf

1、星載激光雷達具有精度高、速度快、穿透性強等優(yōu)點，廣泛應用于極地冰蓋高程測量、氣溶膠厚度測定以及森林垂直結(jié)構(gòu)探測，全波形數(shù)據(jù)的引入為星載激光雷達應用于森林樹高提取提供了新的途徑。本文以國外 ICESat/GLAS（Ice,Cloud and Elevation Satellite/Geosciences Laser Altimeter System）數(shù)據(jù)為例開展星載激光雷達全波形數(shù)據(jù)的處理及在森林樹高提取的應用研究。首先，在奇偶拐點高斯分

2、解法的基礎(chǔ)上引進 findpeaks函數(shù)，構(gòu)建了基于波峰自動識別的全波形數(shù)據(jù)高斯分解算法，通過與奇偶拐點高斯分解法以及 findpeaks函數(shù)高斯分解法對比分析，并以吉林長白山實驗樣地為例，開展了森林樹高估算的研究，證明了本文方法的有效性。
　　本文的主要研究內(nèi)容及工作如下：
　?。?）梳理了星載激光雷達系統(tǒng)的發(fā)展歷程，總結(jié)了激光雷達系統(tǒng)的分類及測量原理，并對常見的幾種星載激光雷達系統(tǒng)進行介紹。闡述了星載激光雷達全波形數(shù)據(jù)的

3、處理過程，包括波形數(shù)據(jù)預處理（電壓轉(zhuǎn)換、波形歸一化、背景噪聲估計以及高斯平滑濾波等）、波形分解（高斯分解、小波分解、波形反卷積及波形模擬）及波形擬合（非線性最小二乘擬合）。對比分析了利用星載激光雷達衛(wèi)星 ICESat/GLAS數(shù)據(jù)進行森林樹高估算的幾種常見模型，并介紹了兩種常見的模型估算精度評價指標。
　?。?）針對奇偶拐點高斯分解法計算量較大的情況，引進findpeaks函數(shù)，以快速確定波形的峰值位置，以此構(gòu)建了基于波峰自動識別

4、的全波形數(shù)據(jù)高斯分解算法，并對波形分解進行了實驗，且與奇偶拐點高斯分解和findpeaks高斯分解進行了分解精度和效率對比。
　　（3）最后，論文選取長白山汪清林業(yè)局經(jīng)營區(qū)的304173公頃林場為實驗區(qū)，在實驗區(qū)挑選出部分樣本數(shù)據(jù)，對該地區(qū)的 GLAS波形數(shù)據(jù)進行處理并進行森林樹高提取，將樹高估算結(jié)果與實地測量數(shù)據(jù)進行對比驗證，結(jié)果表明，改進的基于波峰自動識別的全波形數(shù)據(jù)高斯分解算法在精度方面次于奇偶拐點高斯分解算法，但優(yōu)于 fi