基于ldr数据的森林参数反演方法研究ia

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1、第２４卷第７期地球科学进展Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．７２００９年７月ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＥＡＲＴＨＳＣＩＥＮＣＥＪｕｌ．，２００９文章编号：１００１８１６６（２００９）０７０７４８０８基于ＬＩＤＡＲ数据的森林参数反演方法研究１，２，３３１３３何祺胜，陈尔学，曹春香，刘清旺，庞勇（１．北京师范大学／中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室，北京１００１０１；２．中国科学院研究生院，北京１０００４９；３．中国林业科学研究院资源信息研究所，林业遥感与信息技术重点开放性实验室，北京１０００９１）摘要：森林结构参数诸如林分平均高、平均冠幅、平均胸径、林分密度、地上生

2、物量等的空间分布对于森林可持续经营管理具有重要意义。以黑河流域祁连山大野口典型森林区为研究区，采用高密度ＬＩＤＡＲ小脚印点云数据，在进行单木结构参数提取的基础上，按２０ｍ×２０ｍ大小的网格进行了小区域森林参数反演研究。首先由ＬＩＤＡＲ点云数据生成冠层高度模型（ＣａｎｏｐｙＨｅｉｇｈｔＭｏｄｅｌ，ＣＨＭ），从ＣＨＭ中估测单株木结构参数树的位置、树高、冠幅。然后采用多元逐步回归分析法建立样地（２０ｍ×２０ｍ）尺度上ＬＩＤＡＲ估测的平均树高、冠幅等与实测森林参数（林分平均高、林分算数平均高、平均冠幅、平均胸径、林分密度、地上生物量）之间的关系。结果表明，林分平均高、林分

3、２算术平均高、地上生物量的估测方程精度较高，Ｒ均大于０．７，平均冠幅、平均胸径、林分密度的估２测方程Ｒ均大于０．５，根据建立的方程得到了森林参数的空间分布图。高密度ＬＩＤＡＲ数据可以得到较高精度的森林参数空间分布图，对于森林可持续经营管理以及林相图的更新等具有重要意义，同时对小流域森林水文科学的研究具有重要的应用价值。关键词：ＬＩＤＡＲ；森林参数反演；黑河流域大野口中图分类号：ＴＰ７９；Ｐ４６３．２２文献标志码：Ａ［１］性进展。１引言近２０年来，国外已经就激光雷达在林业上的应森林是陆地上面积最大、分布最广、组成结构最用进行了大量成功的尝试，成功反演了森林高度、冠复

4、杂、物质资源最丰富的生态系统，也是自然界功能层垂直结构、郁闭度、胸高断面积和蓄积量（或地上［２～７］最完善的资源库、生物基因库，以及水、碳、养分及能生物量）及单木参数的反演。其中在林木高度源储存调节库，对改善生态环境、维护生态平衡具有测量与林分垂直结构信息获取方面具有其它遥感技不可替代的作用。传统的森林参数测定需要外业实术无可比拟的优势。普通的光学传感器只能用于提地测量，仅能获得一些点上的数据，不利于研究区域供森林水平分布的信息而很难提供垂直分布的信尺度或大范围的森林参数。遥感技术日益深入和成息，激光雷达遥感根据采样方式和配置不同（离散熟，已经成功用于大区域森林制

5、图、灾害监测等方回波还是波形激光雷达），可以高精度地提取森林［８］面，但定量获取森林高度、生物量等参数的工作直到水平和垂直结构参数信息。合成孔径雷达和激光雷达技术的成熟才取得了突破虽然ＬＩＤＡＲ反演森林参数在国外已有很多研收稿日期：２００８１２３０；修回日期：２００９０６１１．基金项目：国家重点基础研究发展计划项目“陆表生态环境要素主被动协同反演理论与方法”（编号：２００７ＣＢ７１４４０４）；中国科学院西部行动计划（二期）项目“黑河流域遥感—地面观测同步试验与综合模拟平台建设”（编号：ＫＺＣＸ２ＸＢ２０９）资助．作者简介：何祺胜（１９８１），男，

6、山东定陶县人，博士研究生，主要从事森林定量遥感研究．Ｅｍａｉｌ：ｈｅｑｉｓ１１１＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ通讯作者：曹春香（１９６４），女，内蒙古呼和浩特人，研究员，主要从事森林遥感与公共卫生领域空间信息技术应用研究．Ｅｍａｉｌ：ｃａｏ４１３＠ｉｒｓａ．ａｃ．ｃｎ第７期何祺胜等：基于ＬＩＤＡＲ数据的森林参数反演方法研究７４９究，但国内的相关研究较少，尤其对于森林生物量的内容包括胸径（高１．３ｍ处的直径）、树高、冠幅等，研究尚未见报道。本文基于黑河联合遥感试验的成使用围尺测量胸径，使用激光测高仪（ＴｒｕＰｕｌｓｅ２００）［９］果，选取黑河流域祁连山大野口森林区，采

7、用高测量树高和枝下高，对于较矮的林木使用标杆测量密度的ＬＩＤＡＲ小脚印点云数据对ＬＩＤＡＲ覆盖区的树高和枝下高，使用皮尺测量两个主方向的冠幅。主要森林结构参数进行了反演研究，反演的森林参在超级样地旁边的开阔区采用ＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ数空间分布图可以用于林相图的更新，对于森林可ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）建立测量控制点，样地内每持续经营管理以及小流域森林水文科学的研究具有株树的位置使用全站仪精确测定。经全站仪校核，重要的应用价值。ＤＧＰＳ测量控制点的反算边长与全站仪实测边长校差为＋３３ｍｍ，子样地内全站仪测量点的闭合差纵２研究区和数据坐标

8、误差为９ｍ