激光雷达技术及其在林业上的应用

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1、第41卷第3期林业科学Vol141,No132005年5月SCIENTIASILVAESINICAEMay,2005激光雷达技术及其在林业上的应用1,2112,3庞勇李增元陈尔学孙国清(1.中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091;2.中国科学院遥感应用研究所遥感信息科学开放研究实验室北京100101;3.DepartmentofGeography,UniversityofMaryland,CollegePark,MD20742USA)摘要:激光雷达是近年来国际上发展十分迅速的主动遥感技术,在森林参数的定量测量和反演上取得了成功

2、的应用。激光雷达具有与被动光学遥感不同的成像机理,对植被空间结构和地形的探测能力很强,特别是对森林高度的探测能力,具有其他遥感数据无法比拟的优势。介绍激光雷达遥感的基本原理、大光斑和小光斑激光雷达系统的特点,对它们在林业上的应用现状进行评述,重点分析激光雷达反演森林参数的方法,对激光雷达的林业应用前景进行分析和展望。关键词:激光雷达;树高;生物量;冠层垂直结构;遥感中图分类号:TP79文献标识码:A文章编号:1001-7488(2005)03-0129-08LidarRemoteSensingTechnologyandItsApplic

3、ationinForestry1,2112,3PangYongLiZengyuanChenErxueSunGuoqing(11InstituteofForestResourceInformationTechnique,CAFBeijing100091;21InstituteofRemoteSensingApplications,ChineseAcademyofSciencesBeijing100101;31DepartmentofGeography,UniversityofMaryland,CollegePark,MD20742USA)

4、Abstract:Lidar(lightdetectionandranging)remotesensingisabreakthroughofactiveremotesensingtechnologyinrecentyears.Ithasshownenormouspotentialforforestparametersretrieval.Lidarremotesensinghastheuniqueadvantageofprovidinghorizontalandverticalinformationathighaccuracies.Esp

5、eciallyitcanbeusedtomeasureforestheightdirectlywithunprecedentedaccuracy.Thisarticleintroducesthebasicprincipleoflidarremotesensingandthelidarsystemsoflargefootprintandsmallfootprint.Thestatusofthetechnology,theretrievalmethodsofforestparameterssuchastreeheight,biomass,c

6、anopyverticalstructureandcrownclosure,andtheprospectoftheapplicationoflidartechnologyinforestryhavebeenreviewedindetailinthispaper.Keywords:lidar;forestheight;biomass;canopyverticalstructure;remotesensing森林是陆地上面积最大、分布最广、组成结构最复杂、物质资源最丰富的生态系统,也是自然界功能最完善的资源库,生物基因库,水、碳、养分及能源

7、储存调节库,对改善生态环境,维护生态平衡具有不可替代的作用。传统的森林参数测定需要外业实地测量,仅能获得一些点上的数据,不利于研究区域尺度或大范围的森林参数。随着遥感技术应用日益深入和成熟,遥感技术已经成功用于大区域森林制图、灾害监测等方面,但定量获取森林高度、生物量等参数的工作直到合成孔径雷达和激光雷达技术的成熟才取得了突破性进展。成像光谱仪、微波雷达、高分辨率分光计和主动激光雷达是世界各国当前和今后发展的对地观测主要的4种手段(郭华东,2001)。激光是20世纪60年代发展起来的一门新学科,在第1台激光器出现不久,以测距为主要功能的

8、激光雷达便诞生了(戴永江,2002)。由于激光雷达极高的角分辨能力、距离分辨能力、抗干扰能力等独特的优点,使得激光雷达可以高精度地获取地表物体的高度信息。因此,在民用和军事上都已取得了广泛的的应用。国外已经