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《机载激光雷达_LiDAR_数据在森林资源调查中的应用综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、遥感信息综述2008.1机载激光雷达(LiDAR)数据在森林资源调查中的应用综述¹¹¹,º¹赵峰,李增元,王韵晟,庞勇(¹中国林业科学研究院资源信息研究所,北京100091;º弗莱堡大学遥感与景观信息研究所,弗莱堡79106德国)摘要:LiDAR技术可以直接获取地表地物的三维信息,在森林参数估测方面具有独特的优势,因此,在森林资源调查中有着广泛应用。本文首先介绍了LiDAR系统组成和基本工作原理,然后详细分析了LiDAR技术定量提取树高、林分郁闭度和密度、蓄积量和生物量等森林参数的技术方法与研究进展,并对LiDAR数据在森林及其生态状况监测中的应用前景
2、进行展望。关键词:机载激光雷达;森林参数;树高中图分类号:TP79文献标识码:A文章编号:1000-3177(2008)95-0106-05一些国家正在考虑用LiDAR技术进行森林资源调1引言[7~8]查,而国内对LiDAR数据在林业中的应用研究激光雷达(LightDetectionAndRanging,Li2刚刚起步。鉴于此,本文首先简单介绍激光雷达系DAR)是一项通过由传感器所发出的激光来测定传统组成和基本原理,然后较为全面的介绍了激光雷感器与目标物之间距离的主动遥感技术。根据探测达技术估测森林参数的应用研究,并分析了激光雷目标的不同,可分为对空探
3、测和对地探测两类,对空达技术的应用潜力。激光雷达通过向空中发射激光束并接受由空气中悬2LiDAR系统基本组成浮颗粒所反射回的回波来完成对大气物理及化学性质的测定,对地激光雷达的主要目标是获取地质、地LiDAR系统主要由激光扫描系统(Laserand貌、土地利用状况等地表信息。按照传感器搭载平Scanningsubsystem)、GPS、IMU以及监视及控制台分类,对地激光雷达可分为星载、机载、车载、定位系统(Operatordisplay)组成。其中,LiDAR传感器四大类,其中,机载对地激光雷达系统是目前最为常是LiDAR系统的核心部件,其主要功能是
4、发射测见的LiDAR系统。在过去的几年中,一些欧洲学量激光脉冲和接收脉冲遇到障碍物(目标)后所反射者将这类系统命名为机载激光扫描系统(ALS,Air2的回波。GPS为LiDAR系统提供定时和定位服borneLaserScanning)。近来,使用ALS一词的学务。IMU用于确定LiDAR系统所在平台的飞行姿者渐渐减少,LiDAR一词开始泛指以机载平台为主态。监视及控制系统在激光雷达数据采集的同时为的对地激光扫描技术。操作人员提供有效的实时监控信息,这些信息包括激光雷达技术用于估测森林参数的研究始于传感器、GPS、IMU等部件的工作状态以及飞机平[1~3
5、]80年代中期,它通过主动获取三维坐标信息来台的飞行轨迹。许多LiDAR系统同时配置其他类定量估测森林参数,尤其在估测森林高度及林木空型的数字扫描系统,以提供高分辨率的多光谱数字间结构方面具有独特的优势,激光雷达技术的出现影像,这些影像不仅可以用于传统的多光谱数字影是遥感领域的新突破。经过20多年的发展,激光雷像分析,也为LiDAR数据的分析处理提供更多的达在林业中的应用技术已逐渐成熟。国外许多研究辅助信息。已经证明机载小光斑LiDAR数据在森林资源调查3LiDAR系统基本工作原理中的重要性,通过激光扫描数据可以准确地估测林[4~6]分特征,如树高、胸
6、高断面积以及林分蓄积量。LiDAR系统的主要工作目标在于获取地表地收稿日期:2007-03-16修订日期:2007-07-19基金项目:国家863计划/遥感区域综合应用示范0课题(2005AA133011)作者简介:赵峰(1976~),女,助理研究员,中国林科院森林经理专业在职博士,研究方向:林业信息技术。1062008.1综述遥感信息物的三维空间点坐标集,其组成部分的基本工作机传统的光学遥感技术仅能提供林木的二维信息,需[13]制如图1所示。要借助其它辅助信息才能获得其三维结构参数,而LiDAR数据可直接获取森林三维结构信息,其三维可视化可直接用于林
7、木垂直分布参数的评估,[14]尤其适合于单株木参数的提取,例如树高、树冠高。下面介绍LiDAR数据提取森林参数的研究和算法。4.1LiDAR数据估测树高LiDAR估测树高的基本原理是计算激光回波来自树冠顶部和地面的距离差。树高是反映材积和图1LiDAR系统基本工作原理示意图立地质量的重要参数,因此,树高信息的提取具有十LiDAR系统是根据从传感器所发出的测量脉分重要的意义。Ritchie等研究发现在尼日尔松树冲到传感器接收由地表目标物体反射回的该束脉冲林区和草地来自LiDAR首回波的平均高度与目标的回波所需的时间t,以及激光传播的速度c来确定[15]物
8、的平均高显著相关。然而,由于在针叶树冠顶传感器与被测目标之间的距离d。部的激光回波概率较小,从
