本文關(guān)鍵詞：基于激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與多角度遙感模型的森林參數(shù)反演研究

  更多相關(guān)文章： 多角度遙感 激光雷達(dá) 遙感物理模型 生物量 CHRIS

【摘要】：光學(xué)遙感在林業(yè)資源調(diào)查方面已經(jīng)取得了很大的成績(jī),成功地獲取到了全球范圍的森林分類(lèi)專(zhuān)題圖、森林覆蓋度專(zhuān)題圖,從而使人類(lèi)對(duì)地球上的森林二維信息有了一定的了解。但是作為三維客觀存在的實(shí)體,要準(zhǔn)確地獲得森林的三維結(jié)構(gòu)信息需要利用更多維度、多源化的遙感數(shù)據(jù)。當(dāng)前遙感技術(shù)在空間分辨率、時(shí)間分辨率、光譜分辨率已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多元的拓展,而且在多角度觀測(cè)方面也出現(xiàn)了一定數(shù)量的傳感器,與此同時(shí)激光雷達(dá)作為一種新型的遙感探測(cè)手段,也得到廣泛的關(guān)注與使用。但是目前在基礎(chǔ)理論體系理解、完善以及開(kāi)展聯(lián)合應(yīng)用方面都還有很多工作要做。為充分發(fā)揮激光雷達(dá)與多角度光學(xué)遙感技術(shù)在森林結(jié)構(gòu)參數(shù)反演過(guò)程中的作用,首先需要了解電磁波在植被冠層中的輻射傳輸過(guò)程,研究?jī)煞N傳感器成像的物理規(guī)律,建立合適的數(shù)學(xué)物理模型進(jìn)行定量描述,最終達(dá)到從多源遙感信號(hào)中準(zhǔn)確提取森林結(jié)構(gòu)參數(shù)的目的。本文以遙感物理理論為基礎(chǔ),研究多角度光學(xué)遙感信號(hào)雙向反射分布函數(shù)(BRDF)與激光雷達(dá)回波波形模擬方法,模擬并發(fā)現(xiàn)不同森林場(chǎng)景對(duì)兩種遙感信號(hào)的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建查找表、多角度植被指數(shù)與優(yōu)化激光雷達(dá)波形參數(shù)用于森林參數(shù)的反演,有助于提高我國(guó)自有衛(wèi)星數(shù)據(jù)的利用率,增強(qiáng)我國(guó)對(duì)森林資源的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)能力。本文將圍繞基于遙感物理模型的激光雷達(dá)與光學(xué)遙感數(shù)據(jù)在森林參數(shù)反演的工作展開(kāi)討論:首先,根據(jù)電磁波在大氣均勻介質(zhì)中的傳播規(guī)律,將森林植被幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)化,根據(jù)電磁波與植被組分的相互作用機(jī)理,推導(dǎo)葉片-葉簇-冠層的消光系數(shù)與散射系數(shù)的構(gòu)建,利用蒙特卡羅模擬方法有效解決森林冠層重疊情況下,對(duì)林分覆蓋度與葉面積體密度函數(shù)的計(jì)算,最后完成多角度光學(xué)遙感物理模型。并通過(guò)孔隙度這一關(guān)鍵參數(shù)將激光雷達(dá)回波能量與森林冠層三維結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系,構(gòu)建植被冠層激光雷達(dá)模型,模擬不同森林三維場(chǎng)景植被冠層激光雷達(dá)回波波形。其次,根據(jù)多角度光學(xué)遙感模型理論基礎(chǔ)研究每種模型的使用范圍,總結(jié)輻射傳輸模型與幾何光學(xué)模型各自的優(yōu)缺點(diǎn),并利用機(jī)載高空間分辨率高光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證分析,發(fā)現(xiàn)輻射傳輸模型更適用于高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)反演森林葉面積指數(shù);同時(shí)利用多角度光學(xué)遙感模型與林分生長(zhǎng)模型構(gòu)建查找表,根據(jù)查找表數(shù)據(jù)分析多角度BRDF信號(hào)中角度、波段與森林生物量的內(nèi)在關(guān)系,得出背向方向在“熱點(diǎn)”附近的角度,前向方向在“冷點(diǎn)”附近的角度與森林生物量變化敏感,并尋找敏感角度與敏感波段構(gòu)建多角度多波段的植被指數(shù)、借助CHRIS星載多角度數(shù)據(jù)與樣地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域森林生物量反演。最后,根據(jù)植被激光雷達(dá)方程糾正激光雷達(dá)回波波形,由糾正后波形的能量分布曲線獲得真實(shí)的森林空間結(jié)構(gòu)信息,并以單木生物量計(jì)算公式為基礎(chǔ),推廣到適用于樣地尺度生物量反演的“生物量指數(shù)”,利用機(jī)載LVIS激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)、樣地實(shí)測(cè)生物量數(shù)據(jù)建模并反演,與分位數(shù)高度反演的生物量進(jìn)行精度驗(yàn)證,證明在激光雷達(dá)波形糾正基礎(chǔ)上“生物量指數(shù)”能綜合考慮林分密度、樹(shù)冠高度與樹(shù)種的信息,提高森林生物量反演精度。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S771;TN958.98;TP79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李德仁;王長(zhǎng)委;胡月明;劉曙光;;遙感技術(shù)估算森林生物量的研究進(jìn)展[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2012年06期

2 龐勇;黃克標(biāo);李增元;覃先林;陳爾學(xué);;基于遙感的湄公河次區(qū)域森林地上生物量分析[J];資源科學(xué);2011年10期

3 馬利群;李?lèi)?ài)農(nóng);;激光雷達(dá)在森林垂直結(jié)構(gòu)參數(shù)估算中的應(yīng)用[J];世界林業(yè)研究;2011年01期

4 劉清旺;李增元;陳爾學(xué);龐勇;田昕;曹春香;;機(jī)載LIDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)估測(cè)單株木生物量[J];高技術(shù)通訊;2010年07期

5 王紅平;劉修國(guó);羅紅霞;成曉英;;基于RPC模型的IRS-P5影像正射校正[J];地球科學(xué)(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào));2010年03期

6 劉清旺;李增元;陳爾學(xué);龐勇;武紅敢;;利用機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)提取單株木樹(shù)高和樹(shù)冠[J];北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2008年06期

7 何紅艷;郭志華;肖文發(fā);;遙感在森林地上生物量估算中的應(yīng)用[J];生態(tài)學(xué)雜志;2007年08期

8 龐勇;李增元;Michael Lefsky;車(chē)學(xué)儉;陳爾學(xué);;地形對(duì)大光斑激光雷達(dá)森林回波影響研究[J];林業(yè)科學(xué)研究;2007年04期

9 董廣香;張繼賢;劉正軍;;CHRIS/PROBA數(shù)據(jù)條帶噪聲去除方法比較[J];遙感信息;2006年06期

10 龐勇;孫國(guó)清;李增元;;林木空間格局對(duì)大光斑激光雷達(dá)波形的影響模擬[J];遙感學(xué)報(bào);2006年01期

，

本文編號(hào)：1259527