基于无人机激光雷达的银杏人工林有效叶面积指数及郁闭度估测研究
发布时间：2021-01-10 12:57
银杏（Ginkgo biloba L.）是我国最重要的人工林树种之一,森林冠层作为植物进行生理过程的重要场所,如发生呼吸、蒸腾和光合作用以及碳水循环。叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）和郁闭度（Canopy Closure,CC）作为表征森林冠层的重要参数,在植被生长中起着关键作用。实时、定量、精确地获取叶面积指数与郁闭度信息对银杏精细栽培及高质量经营管理有重要的意义。LiDAR（Light Detection and Ranging）作为一种主动遥感技术在获取大面积的森林冠层结构信息方面有着独特的优势。本研究以我国具有典型性和代表性的成片实生银杏人工林（即江苏省邳州市铁富镇银杏林）为研究对象,利用无人机（UAV,Unmanned Aerial Vehicle）激光雷达获取的高密度LiDAR点云数据结合地面实测有效LAI与单木定位数据,首先,基于无人机激光雷达提取的多组特征变量,通过孔隙度模型法和统计模型法对银杏人工林有效LAI进行估测,并验证精度;然后,结合无人机LiDAR高密度点云与地面实测单木定位数据,对比分析多种单木分割方法（分水岭算法、多项式拟合法、CHM邻...
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人机激光雷达测量示意图
概况及研究内容区概况然地理状况位于江苏省北部地区邳州市铁富镇（34°33’49’’-34°34’23’’NE），地处江苏省北部平原地区，属于半湿润温带季风气候，最大降雨量集中在 7、8 月份梅雨季节，年平均温度约 天，主要土壤类型为黑粘土壤，呈酸性。林资源概况银杏大规模种植始于 1993 年，总面积约 5400hm2（本研杏人工纯林），周边无水稻耕作地，林下有部分大豆等林农物[64]。研究区及样地分布见图 2-1。
3 基于无人机激光雷达有效叶面积指数的估测本章选取我国具有典型性和代表性的成片实生银杏人工林（江苏省邳州市铁富镇银杏林）为研究区，通过多旋翼无人机激光雷达系统获取的高密度点云数据，结合地面仪器实测有效叶面积指数，分别利用孔隙度模型法和统计模型法估测有效叶面积指数（eLAI）。首先，将获取的 LiDAR 原始点云通过滤波插值处理并结合插值方法得到数字高程模型（DEM），经过高度归一化后得到具有相对高（z）的离散点云 LiDAR 数据；然后，通过地面实测 eLAI 与逐步引入的多组 LiDAR 特征变量进行逐步回归构建预测模型并用于估测 eLAI（统计模型法）；同时，通过LiDAR 点云计算孔隙度（P）并结合比尔-朗博定律（Beer-Lambert Law）理论估测eLAI（孔隙度模型法）。最后，结合地面实测有效叶面积指数进行精度评价（研究技术路线图如图 3-1）。具体的研究目标为：1）分别使用孔隙度模型法和统计模型法估测 eLAI 并评价精度；2）在通过 LiDAR 高度特征变量预测 eLAI 的基础上，逐步引入密度特征变量、冠层容积特征变量和强度特征变量，并评估这几组无人机 LiDAR 高密度点云特征变量对于 eLAI 预测结果的精度提升效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光雷达森林参数反演研究进展[J]. 李增元,刘清旺,庞勇. 遥感学报. 2016(05)
[2]结合机载LiDAR和LANDSAT ETM+数据的温带森林郁闭度估测[J]. 张瑞英,庞勇,李增元,包玉海. 植物生态学报. 2016(02)
[3]基于机载LiDAR数据的林分平均高及郁闭度反演[J]. 穆喜云,张秋良,刘清旺,庞勇,胡凯龙. 东北林业大学学报. 2015(09)
[4]基于机载LiDAR的四次多项式拟合法估测单木冠幅[J]. 霍达,邢艳秋,田昕,尤号田,赵晨阳,胡洋. 西北林学院学报. 2015(03)
[5]基于机载小光斑LiDAR技术的亚热带森林参数信息优化提取[J]. 曹林,代劲松,徐建新,许子乾,佘光辉. 北京林业大学学报. 2014(05)
[6]改进的分水岭图像分割算法[J]. 孙惠杰,邓廷权,李艳超. 哈尔滨工程大学学报. 2014(07)
[7]利用LiDAR离散点云估测针叶林叶面积指数[J]. 尤号田,邢艳秋,王铮,孙小添,王萌. 西北林学院学报. 2014(03)
[8]机载激光雷达森林叶面积指数反演研究[J]. 骆社周,王成,张贵宾,习晓环,李贵才. 地球物理学报. 2013(05)
[9]遥感技术估算森林生物量的研究进展[J]. 李德仁,王长委,胡月明,刘曙光. 武汉大学学报(信息科学版). 2012(06)
[10]基于SPOT5影像的郁闭度反演方法[J]. 高云飞,李智广,杨胜天,刘宪春,曹勇. 水土保持研究. 2012(02)
博士论文
[1]对地观测多光谱激光雷达基本原理及关键技术[D]. 宋沙磊.武汉大学 2010
本文编号：2968746
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人机激光雷达测量示意图
概况及研究内容区概况然地理状况位于江苏省北部地区邳州市铁富镇（34°33’49’’-34°34’23’’NE），地处江苏省北部平原地区，属于半湿润温带季风气候，最大降雨量集中在 7、8 月份梅雨季节，年平均温度约 天，主要土壤类型为黑粘土壤，呈酸性。林资源概况银杏大规模种植始于 1993 年，总面积约 5400hm2（本研杏人工纯林），周边无水稻耕作地，林下有部分大豆等林农物[64]。研究区及样地分布见图 2-1。
3 基于无人机激光雷达有效叶面积指数的估测本章选取我国具有典型性和代表性的成片实生银杏人工林（江苏省邳州市铁富镇银杏林）为研究区，通过多旋翼无人机激光雷达系统获取的高密度点云数据，结合地面仪器实测有效叶面积指数，分别利用孔隙度模型法和统计模型法估测有效叶面积指数（eLAI）。首先，将获取的 LiDAR 原始点云通过滤波插值处理并结合插值方法得到数字高程模型（DEM），经过高度归一化后得到具有相对高（z）的离散点云 LiDAR 数据；然后，通过地面实测 eLAI 与逐步引入的多组 LiDAR 特征变量进行逐步回归构建预测模型并用于估测 eLAI（统计模型法）；同时，通过LiDAR 点云计算孔隙度（P）并结合比尔-朗博定律（Beer-Lambert Law）理论估测eLAI（孔隙度模型法）。最后，结合地面实测有效叶面积指数进行精度评价（研究技术路线图如图 3-1）。具体的研究目标为：1）分别使用孔隙度模型法和统计模型法估测 eLAI 并评价精度；2）在通过 LiDAR 高度特征变量预测 eLAI 的基础上，逐步引入密度特征变量、冠层容积特征变量和强度特征变量，并评估这几组无人机 LiDAR 高密度点云特征变量对于 eLAI 预测结果的精度提升效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光雷达森林参数反演研究进展[J]. 李增元,刘清旺,庞勇. 遥感学报. 2016(05)
[2]结合机载LiDAR和LANDSAT ETM+数据的温带森林郁闭度估测[J]. 张瑞英,庞勇,李增元,包玉海. 植物生态学报. 2016(02)
[3]基于机载LiDAR数据的林分平均高及郁闭度反演[J]. 穆喜云,张秋良,刘清旺,庞勇,胡凯龙. 东北林业大学学报. 2015(09)
[4]基于机载LiDAR的四次多项式拟合法估测单木冠幅[J]. 霍达,邢艳秋,田昕,尤号田,赵晨阳,胡洋. 西北林学院学报. 2015(03)
[5]基于机载小光斑LiDAR技术的亚热带森林参数信息优化提取[J]. 曹林,代劲松,徐建新,许子乾,佘光辉. 北京林业大学学报. 2014(05)
[6]改进的分水岭图像分割算法[J]. 孙惠杰,邓廷权,李艳超. 哈尔滨工程大学学报. 2014(07)
[7]利用LiDAR离散点云估测针叶林叶面积指数[J]. 尤号田,邢艳秋,王铮,孙小添,王萌. 西北林学院学报. 2014(03)
[8]机载激光雷达森林叶面积指数反演研究[J]. 骆社周,王成,张贵宾,习晓环,李贵才. 地球物理学报. 2013(05)
[9]遥感技术估算森林生物量的研究进展[J]. 李德仁,王长委,胡月明,刘曙光. 武汉大学学报(信息科学版). 2012(06)
[10]基于SPOT5影像的郁闭度反演方法[J]. 高云飞,李智广,杨胜天,刘宪春,曹勇. 水土保持研究. 2012(02)
博士论文
[1]对地观测多光谱激光雷达基本原理及关键技术[D]. 宋沙磊.武汉大学 2010
本文编号：2968746
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/lylw/2968746.html
