基于地基激光雷達數(shù)據(jù)的單木與闊葉林葉面積密度反演.pdf

1、葉面積密度是表征冠層內(nèi)部葉面積垂直分布的重要參數(shù)，其分布廓線的準確反演對研究植被碳氮循環(huán)、初級生產(chǎn)力和生物量估算等具有重要意義。地基激光雷達作為一種新型的測繪技術(shù)，其光斑小，具有快速、高效、強穿透性、高密度等特點，能夠為植被冠層葉面積密度反演提供三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息。如何利用地基激光雷達數(shù)據(jù)快速、準確地反演葉面積密度已成為人們研究的熱點。本文在電子科技大學校園內(nèi)，選擇闊葉樹（玉蘭）為研究對象，利用地基激光雷達獲取的點云數(shù)據(jù)和真彩色影像，提出

2、了一種快速葉面積密度反演的方法，其主要工作及結(jié)論如下：
　?。?）數(shù)據(jù)獲取及預(yù)處理：基于三維激光掃描基礎(chǔ)理論，利用Leica ScanStation C10激光掃描系統(tǒng)，研究外業(yè)實驗數(shù)據(jù)的采集方法，進行單棵樹和闊葉林數(shù)據(jù)的采集；并結(jié)合儀器性能特點，研究了多測站點云數(shù)據(jù)的拼接及去噪處理方法。
　?。?）單棵樹葉面積密度反演：研究利用法線差分算子（Difference of Normals，DoN）進行葉片點云與枝干點云的分離方

3、法，并進行了嘗試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此方法對結(jié)構(gòu)簡單的單棵樹有一定的適用性；研究基于體元的冠層分析法（Voxel-based Canopy Profiling，VCP）及三維體元模型構(gòu)建方法，并利用單棵樹葉片點云數(shù)據(jù)分別計算每個水平厚度層的接觸頻率、葉傾角校正因子及垂直投影面積，從而實現(xiàn)單棵玉蘭樹葉面積密度分布提取，結(jié)果發(fā)現(xiàn)體元大小、水平層厚度是影響葉面積密度值反演的兩個重要因素；以0.05m×0.05m×0.05m為體元大小，0.5m為水平層厚

4、度提取的葉面積密度垂直分布與樹葉片點云垂直分布趨勢總體上一致，在冠層中下部分隨著高度的增加，葉面積密度增加，在3.5米高度處，達到最大為0.88m2/m3，之后隨著高度的增加，葉面積密度逐漸降低。
　　（3）闊葉林葉面積密度反演：研究利用激光雷達系統(tǒng)獲取的真彩色照片，運用圖像分類和點云著色進行葉片點云提取的方法，并對闊葉林數(shù)據(jù)進行了嘗試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此方法適于闊葉林葉片點云提取；利用闊葉林葉片點云數(shù)據(jù)進行葉面積密度反演，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以0.