机载全波形LiDAR数据处理及森林LAI估测研究

发布时间：2021-03-10 16:32

　　激光雷达是一种主动式遥感技术,能够精确的获取目标物的三维空间信息。随着激光雷达系统和相关技术的发展,越来越多的机载激光雷达系统具备了获取全波形数据的能力,进一步推动了激光雷达技术在相关行业中的应用。全波形激光雷达系统通过对返回脉冲信号进行数字化采样记录返回波形信息,因此相对于仅提供离散回波点云数据的系统,全波形激光雷达的数据分析处理可控性更强,完全可以根据自己的行业应用需求对全波形数据进行分析处理以获取更多信息,对森林结构参数估测等研究是十分重要的。全波形文件使用的是通用的LAS格式,该格式主要是面向机载激光雷达数据的,便于激光雷达数据在不同硬、软件之间的存储和交换,目前普遍被用户认可,使用比较广泛的是LAS1.3版格式。森林叶面积指数作为森林冠层结构的重要参数,在模拟森林生长、森林与大气能量交换及火灾预测等方面均发挥着重要的作用。本文首先介绍了机载全波形激光雷达数据相关研究现状,然后结合全波形数据的特点以及其分析处理的必要性,以白桦林为研究对象,通过对全波形数据解析读取和分析处理,在传统激光穿透指数LPI（Laser penetration index,LPI）计算的基础上结合全波形... 

【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－２研究区飞行轨迹与航带重叠区示意图??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｆｌｉｇｈｔ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ?ａｎｄ?ｓｔｒｉｐｓ?ｏｖｅｒｌａｐ??本研?

可以以非常低的速度稳定飞行，同时运５飞机也是最为常见的农林作业用机，适合用于??激光雷达林业应用实验，如本研究采用的飞机型号就为运５飞机。本研究Ｌｅｉｃａ?ＡＬＳ６０??机载全波形激光雷达系统的基本工作原理大致如图３－１所示。??３．２全波形激光雷达系统??通过研究发现，若将脉冲检测应用到后向返回波形，从返回波形中记录下标明目标??－１４－??

应用因系统而异［８］。大多数商业系统是具有较高ＰＲＦ的小光斑（直径０．２－０．３ｍ，取??决于飞行高度和光束发散角），它们在散射脉冲内提供着高点密度和准确测高描述，如??图３－２?（ａ）所示，然而大面积区域绘制需要大量外业调查。此外，小光斑全波形激光雷??达系统通常错过树顶，很难确定在茂密的植被下是否已经到达地面，因此，地面和树高??不能很好地估计。大光斑全波形激光雷达系统（直径１０－７０?ｍ）増加了撞击地面和顶盖??的概率，避免了小光斑全波形激光雷达系统的偏差，因此，返回波形给出了较宽区域内??被截取表面的垂直分布记录如图３－２?（ｂ）所示，第一个全波形激光雷达系统就是大光斑??的，主要由卫星平台承载，但在较高的飞行高度下，脉冲必须以较低的频率和较高的能??量发射。??Ｔｉｍｅ?（ｎｓ）?Ｔｉｍｅ?（ｎｓ）??Ｅｍｉｔｔｅｄ?＿＿＿＿＿＿?０?卜？＿＿＿＿＿??ｐｕｌｓｅ?［１?Ｈｅｉｇｈｔ?（ｍ）?ｆ??：ｋ?ｔ??８Ｖ?ｌ?－ｅ?ｓ〇ｉ?ｗ?Ｗ??？??１００－???■丄?Ｄ?１００－＾—一１￣￣＾￣＾??ａ?ｂ??图３－２小光斑全波形激光雷达系统??（ａ）和大光斑全波形激光雷达系统（ｂ）在林木繁茂区域的发射和接收信号??Ｆｉｇ．３－２?Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ?ａｎｄ?ｒｅｃｅｉｖｅｄ?ｓｉｇｎａｌｓ?ｉｎ?ａ?ｗｏｏｄｅｄ?ａｒｅａ?ｗｉｔｈ??（ａ）?ａ?ｓｍａｌｌ－ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ?ｌｉｄａｒ?ａｎｄ?（ｂ）?ａ?ｌａｒｇｅ－ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ?ｌｉｄａｒ??当小光斑时，所有目标物对波形形状都有很大的贡献，但激光束很可能会丢失地??面。当大光斑时


本文编号：3074938