近地面激光雷达点云密度对森林冠层结构参数提取准确性的影响

编号 zgly0001747207

文献类型 期刊论文

文献题名 近地面激光雷达点云密度对森林冠层结构参数提取准确性的影响

作者 王舶鉴  蔺菲  房帅  王宁宁  胡天宇  任海保  米湘成  林露湘  原作强  王绪高  郝占庆 

作者单位 中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院森林生态与管理重点实验室  中国科学院大学  中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室  中国科学院西双版纳热带植物园热带森林生态学重点实验室  云南西双版纳森林生态系统国家野外科学观测研究站  西北工业大学生态与环境学院 

母体文献 生态学报 

年卷期 2023,43(2)

页码 681-692

年份 2023 

分类号 S718.5  TN958.98 

关键词 激光雷达  点云密度  冠层结构参数  近地面遥感  森林动态样地 

文摘内容 基于激光雷达技术获取冠层结构为森林生态学研究增加了新的维度。搭载于多旋翼无人机的近地面激光雷达相比于固定翼有人机的机载激光雷达,能够更加灵活高效地获取森林群落样地高密度点云。但在实际操作中,往往出现局部低密度点云数据,影响了冠层结构参数提取的准确性。使用4块森林动态样地的近地面激光雷达点云数据;利用航带分解方法分析各样地低密度样方成因;采用点云抽稀模拟算法计算并拟合偏差曲线,对比不同样地、参数和取样尺度间的点云密度对冠层结构参数提取准确性的影响;根据偏差曲线计算各条件下保证参数提取准确性的最低点云密度。结果发现:1)低密度区域主要受地形或(和)近地面遥感设计规划的影响。地形复杂的测区(西双版纳和古田山样地),遥感规划难度大,整体难以获取高密度点云(在30点/m^(2)左右),容易在沟谷和高海拔处出现低密度样方。平坦测区(长白山两块样地)虽可获取高密度点云(均超过150点/m^(2)),但欠佳的遥感规划设计导致长白山1测区北部出现1hm^(2)低密度区域。2)冠层参数提取准确性随点云密度减少而迅速降低,呈负指数幂函数关系。这一变化趋势在不同参数和尺度间差异较大,但在各样地间无显著差异。3)根据偏差曲线拟合结果,点云密度达到16点/m^(2)可以实现5—20 m取样尺度下冠层结构参数提取准确度达95%。综上,为更好的将近地面激光雷达技术应用在森林生态学研究中,应注重外业遥感作业方案的合理性,充分考虑地形的影响,在源头把控数据质量;如果数据存在低密度点云的情况,应适当放宽取样尺度并慎重提取对点云密度较为敏感的冠层结构参数。