本文關鍵詞：基于激光雷達數據的森林冠層參數反演方法研究

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【摘要】：森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的一個重要組成部分,在全球氣候變化中發(fā)揮了決定性作用。而森林結構參數作為森林生態(tài)系統(tǒng)過程模型中的關鍵輸入參數,能夠一定程度上反映陸地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)和生產力水平,因而對全球氣候變化研究具有重要的意義。傳統(tǒng)的森林結構參數測量方法主要依靠實地調查,工作量大,效率低,很難進行大范圍推廣。隨著遙感技術的快速發(fā)展,包括光學遙感、微波遙感以及激光雷達遙感已廣泛用于森林結構參數提取研究。光學遙感數據由于其低穿透性,更多反映了森林冠層的水平結構信息,進而影響了森林垂直結構參數的估測精度;微波遙感對森林冠層有一定的穿透性,然而其受地形因素影響較大,嚴重限制了其在森林冠層參數反演中的應用。激光雷達技術作為一種近年來發(fā)展迅速的遙感手段,能夠同時快速精確獲取森林冠層三維結構及地面信息,因而在森林冠層參數提取方面有著無與倫比的優(yōu)勢。本研究旨在開展激光雷達森林冠層參數反演方法研究,主要從以下三個方面開展相關研究:1)開展機載激光雷達數據處理算法研究,并協(xié)同機載離散點云和全波形數據實現(xiàn)森林生物量估測;2)實現(xiàn)GLAS的全鏈路數據處理,提出了適用于復雜地形條件下的地面高程及森林冠層高度反演方法;3)開展光子計數激光雷達數據處理算法研究并探索其在森林冠層參數提取上的可能性。本研究取得的主要結論如下:1)深入研究了現(xiàn)有的機載點云濾波算法,并針對漸進三角網濾波算法在復雜地形環(huán)境下存在缺陷提出了改進的濾波算法。主要在兩個方面進行了改進和提高:一是改進了初始三角網的構建方法,使其更接近真實地表;二是提出了新的迭代判斷標準,減少了地面點-非地面點的錯分概率。研究結果表明:改進算法可同時使第一類誤差、第二類誤差和總誤差分別降低10.26%、0.79%和8.07%。2)分別基于機載點云和全波形數據獲取了點云和全波形特征參數,并用非線性方式實現(xiàn)兩種數據的融合進而建立森林生物量估算模型。研究表明協(xié)同機載離散點云和全波形激光雷達數據可以將森林生物量估算精度提高5%以上。3)提出了一種基于連續(xù)小波變換的地面高程提取方法。該方法利用連續(xù)小波變換檢測所有可能的波峰,并輔助DEM數據確定地面波峰位置進而獲取在復雜地形條件下精確的地面高程。研究表明相比基于高斯分解的地面高程提取方法,新方法極大地提高了地面高程的估算精度。4)提出了一種改進的地形坡度改正模型來精確估算森林冠層高度。與已有算法及模型相比,該模型充分考慮了光斑大小,形狀,朝向,坡度以及坡向對森林冠層高度估算的影響。研究結果表明:新方法能夠將森林冠層高度估測結果的均方根誤差減少1.2m,進而提高森林冠層高度的估算精度。5)提出了一系列光子點云的數據處理算法,包括基于局部統(tǒng)計的光子點云去噪算法和漸進迭代光子點云分類算法,并對處理后的光子點云進行多尺度采樣,計算各空間采樣的光子點云特征參數,并與相應空間采樣的常規(guī)點云特征參數進行比較分析,進而探索光子計數激光雷達在森林冠層參數提取上的可行性。研究結果表明光子點云特征參數與常規(guī)點云特征參數存在中等程度的相關性,光子計數激光雷達能夠成為森林冠層高度和生物量等參數反演的一種重要數據來源,并為新一代星載激光雷達森林冠層參數提取提供了方法參考。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院遙感與數字地球研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S771

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3 吳翼;李明陽;;遙感數據參數反演估計南京紫金山缺失小班蓄積量方法研究[J];林業(yè)調查規(guī)劃;2008年01期

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2 彭放;徐忠祥;;傾斜斷裂參數反演的規(guī)范特征點差比法[A];1998年中國地球物理學會第十四屆學術年會論文集[C];1998年

3 馬黎黎;王仁乾;;聲源深度與垂直陣傾角對海底參數反演的影響[A];2009年全國水聲學學術交流暨水聲學分會換屆改選會議論文集[C];2009年

4 秦海旭;吳國忱;;裂隙參數反演方法研究[A];中國地球物理2013——第二十專題論文集[C];2013年

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6 劉韜;陳天勝;魏修成;劉春園;季玉新;;射線參數域彈性參數反演[A];中國地球物理2013——第十九專題論文集[C];2013年

7 趙梅;胡長青;屈科;;海水聲速對海底單參數反演的影響[A];中國聲學學會水聲學分會2013年全國水聲學學術會議論文集[C];2013年

8 笪良龍;丁風雷;于泳海;;基于方位-能量信息的海底參數反演方法研究[A];2005年全國水聲學學術會議論文集[C];2005年

9 李整林;張德明;張仁和;;淺海脈沖聲傳播與海底參數反演[A];中國聲學學會2005年青年學術會議[CYCA'05]論文集[C];2005年

10 張讓;張文生;謝靖;;地球物理多參數反演中的正則化參數優(yōu)選問題[A];1991年中國地球物理學會第七屆學術年會論文集[C];1991年

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1 通訊員 陳英英;衛(wèi)星去參數反演系統(tǒng)有效識別人影作業(yè)潛力區(qū)[N];中國氣象報;2010年

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1 盧紅喜;極化干涉合成孔徑雷達與層析成像技術研究[D];西安電子科技大學;2014年

2 張江江;地下水污染源解析的貝葉斯監(jiān)測設計與參數反演方法[D];浙江大學;2017年

3 聶勝;基于激光雷達數據的森林冠層參數反演方法研究[D];中國科學院大學(中國科學院遙感與數字地球研究所);2017年

4 劉杰;裂隙巖體滲流場及其與應力場耦合的參數反問題研究[D];河海大學;2002年

5 胡麗琴;云的水平非均勻性對云特性參數反演結果的影響[D];中國氣象科學研究院;2005年

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7 郭永剛;海底聲參數反演研究與應用[D];中國海洋大學;2004年

8 王建花;疊前彈性參數反演新方法[D];中國海洋大學;2006年

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1 朱友誼;基于監(jiān)測數據和參數反演的滑坡動態(tài)設計與施工[D];西南交通大學;2015年

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