基于地基激光雷達(dá)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(zhǔn)確反演對(duì)研究植被碳氮循環(huán)、初級(jí)生產(chǎn)力和生物量估算等具有重要意義。地基激光雷達(dá)作為一種新型的測(cè)繪技術(shù)，其光斑小，具有快速、高效、強(qiáng)穿透性、高密度等特點(diǎn)，能夠?yàn)橹脖还趯尤~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(dá)數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確地反演葉面積密度已成為人們研究的熱點(diǎn)。本文在電子科技大學(xué)校園內(nèi)，選擇闊葉樹（玉蘭）為研究對(duì)象，利用地基激光雷達(dá)獲取的點(diǎn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集方法，進(jìn)行單棵樹和闊葉林?jǐn)?shù)據(jù)的采集；并結(jié)合儀器性能特點(diǎn)，研究了多測(cè)站點(diǎn)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(jìn)行葉片點(diǎn)云與枝干點(diǎn)云的分離方

3、法，并進(jìn)行了嘗試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此方法對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)云數(shù)據(jù)分別計(jì)算每個(gè)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(shí)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(gè)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(diǎn)云垂直分布趨勢(shì)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(dá)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(dá)系統(tǒng)獲取的真彩色照片，運(yùn)用圖像分類和點(diǎn)云著色進(jìn)行葉片點(diǎn)云提取的方法，并對(duì)闊葉林?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了嘗試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此方法適于闊葉林葉片點(diǎn)云提??；利用闊葉林葉片點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行葉面積密度反演，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以0.