多种近地面遥感技术提取森林参数精度比较
1研究目的及意义
森林作为地球陆地生态系统中面积最大、最重要的自然生态系统,在维持全球生态平衡,促进全球生物进化和群落演替等方面起到了至关重要的作用。森林参数作为森林生态系统最基本的数量表征,能够反映森林与环境间物质循环与能量流动关系,是评估森林碳源和碳汇的重要标志[1]。
多种近地面遥感获取数据的方式包括通过无人机和移动地基激光雷达，获取垂直方向上完整的森林高密度点云，以及通过低成本无人机立体摄影测量和地面近景摄影测量，获取连续高重叠度的森林影像。
激光雷达（Light Detection and Ranging, LiDAR）发射脉冲激光作为探测信号，凭借激光束扫描测量从地面上激光照射点与传感器之间的距离，即基于地面采样点激光回波脉冲与发射激光脉冲间隔的时间计算传感器与地面回波点的距离。由于激光雷达具有极高的角度分辨能力、距离分辨能力和抗干扰能力等优点，激光雷达可以获取高精度的地表物体高度信息，具备探测植被和地形三维结构的能力，可以对森林的垂直结构信息、高度和林下植被及地形参数进行获取，从而更精确地估计森林参数[2]。机载激光雷达（Airborne Laser Scanning, ALS）能够从树冠上层获取森林的树冠结构，提取林分尺度的和单木尺度的林业参数, ALS 能够获取较大范围内的森林垂直结构信息，但由于森林冠层的遮挡及较小的激光点云密度，无法精确获取下层植被信息。但是，地基激光雷达（Terrestrial Laser Scanning，TLS）具有探测森林内部三维场景的能力，尤其是精细的林冠下层垂直结构和几何形态结构。因此，机载激光雷达与地基激光雷达结合能够完整地描绘森林垂直结构[3]。
近景摄影测量仪使用专业的量测和非量测摄影器材，近距离的对被摄影对象进行不同的摄影、分别摄影，或是采用两架同样的摄影器材来进行同步摄影，得到的对象具有一定的重叠度（立体像对）的立体的图像，再用常规的测量方式来得到影像的特征点（专用的测量标志或目标特点）的三维坐标来确定对象的大小、性质、形态还有几何位置[4]。将近景摄影测量技术运用于林业当中，获取小片林地样地中的树木信息，改变传统森林资源一类调查中的信息数据采集方法，建立一种新的获取测量数据的方法。能够降低野外调查的劳动强度，提高森林资源调查的效率，使得森林资源调查的技术和手段提高到自动化、现代化和智能化的水平上来，为以后实现整个森林资源体系全面数字化做好铺垫。三维激光扫描技术和近景摄影测量已广泛用于树木三维数据的获取。用近景摄影测量辅助三维激光扫描的数据采集技术来恢复单木空间实体, 计算胸径、任一处的直径、树高、树冠体积等测树指标, 最后得出材积方程, 服务于森林资源的精准监测。
通过比较多种近地面遥感在森林中的数据采集和应用，探索低成本、高效率的人工林单木结构参数提取方法，能够减少森林资源调查的人力物力，同时，提升森林信息获取的定量化水平和自动化程度，并提高精度。
2文献综述
2.1 国内外研究进展
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