基于ICESat-GLAS数据和回波仿真原理识别森林类型

【目的】利用星载激光雷达波形数据对森林类型识别时,受地形、噪声和林层结构等因素影响,针叶林、阔叶林和混交林森林类型识别精度较低,为提高森林类型识别精度,需提取与森林类型相关的波形特征参数。【方法】结合回波仿真原理与林分冠层特征对GLAS回波波形进行理论分析,提出了与森林类型相关的波形特征参数Rcafit1-47、K1-47,并与其他森林类型相关的波形特征参数进行联合,建立多种波形特征参数组合,用于森林类型识别。【结果】1)针叶林和阔叶林森林类型识别时,波形特征参数组合Rcafit1-47、K1-47森林类型总体识别精度为92.86%,优于另外两种波形特征参数组合AGS、MSGS和AGS、SGS森林类型总体识别精度;2)针叶林、阔叶林和混交林森林类型识别时,波形特征参数组合Rcafit1-47、K1-47森林类型总体识别精度为77.03%,低于另外两种波形特征参数组合AGS、MSGS和AGS、SGS森林类型总体识别精度;3)波形特征参数Rcafit1-47、K1-47与其他波形特征参数组合后能够提高森林类型识别精度,其中,Rcafit1-47、K1-47、AGS、MSGS参数组合森林类型识别精度最高,针叶林和阔叶林森林类型识别精度为94.64%,针叶林、阔叶林和混交林林分类型识别精度为89.19%。【结论】提出的波形特征参数Rcafit1-47和K1-47在针叶林和阔叶林森林类型识别方面具有明显优势,而且与其他波形特征参数组合后能够明显提高针叶林、阔叶林和混交林3种森林类型的识别精度。     

国产星载激光雷达森林回波波形模拟仿真

为探究拟发射国产星载激光雷达卫星波形数据在森林结构参数估测方面应用潜力,首先需对其回波波形进行模拟仿真。针对地形无规律起伏和林层结构复杂这一问题,本文采用有限元原理实现了随机地形与林分三维信息的模拟仿真;针对激光脉冲传输过程中能量衰减的问题,引入了激光雷达辐射传输模型;为验证本文所建回波仿真系统有效性,利用与国产星载激光雷达回波波形相近的ICESat-GLAS实测波形数据对GLAS仿真波形数据进行验证。研究结果为：发射波仿真波形与实测波形相关系数为0.96;地形坡度分别为0°～10°、10°～20°、20°～30°和30°以上时回波仿真波形与实测波形相关系数均值分别为0.90、0.88、0.85和0.81;郁闭度分别为0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8和0.8～1.0时回波仿真波形与实测波形相关系数均值分别为0.81、0.80、0.84、0.88和0.90;针叶林、阔叶林和混交林回波仿真波形与实测波形相关系数均值分别为0.85、0.86和0.89。研究结果表明：本文所建回波仿真系统可用于国产星载激光雷达回波仿真。回波仿真所得国产星载激光雷达仿真波形,可为森林结构...     

ICESat-GLAS激光天顶角对反演森林冠层高度的影响

为了量化激光天顶角对ICESat-GLAS波形数据反演森林冠层高度的影响,以吉林省汪清林业局经营区为例,基于ICESat-GLAS波形数据及DEM数据,在Allouis模型和Nie模型基础上,分别引入激光天顶角,对光斑内坡度引起的高度距离(GroundExtent)进行修正,建立森林冠层高度估测模型,并通过模型对坡度的校正能力、天顶角引起的GroundExtent理论误差以及大气延迟增量三个方面讨论分析天顶角在反演森林冠层高度中的影响。结果表明:天顶角的引入能够提高模型的估测精度,决定系数(R2)分别提高了6.56%、4.26%,且能更好地校正地形坡度;在外部条件相同的情况下,由天顶角(1°)引起的GroundExtent理论误差在0.122~1.100m范围内;在天顶延迟约为2.3m时,天顶角(1°)对大气延迟增量的影响为0.04~3.50mm。由此可知天顶角对估测森林冠层高度存在一定的影响,引入激光天顶角的冠层估测模型能更准确地反演森林冠层高度。     

背包式激光雷达林木点云帧间匹配算法比较研究

[目的]为了提高背包式激光雷达估测林木胸径精度,得到在不同坡度的林分下高精度帧间匹配方法.[方法]使用Ubuntu 16.04和ROS Kinetic系统,将背包式激光雷达在不同坡度的林分下扫描数据转化成单帧点云,并采用关键帧技术选取实验点云;应用ICP算法、NDT算法、基于点云曲率特征匹配算法、基于PFH特征匹配算法...