大光斑激光雷达森林回波模拟和森林参数反演

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1、学校代码：１０２２５学号：Ｂ１５０５８学么备文？大光斑激光雷达森林回波模拟和森林参数反演王蕊指导教师姓名；邢艳秋教授东北林业大学申请学位级别：博±学科专业：森林工程论文提交日巧：２０１５年３月论文答辩日期；２０１５年５月授予学位单位：东北林业大学授子学位日期；答巧委员会主席：论文巧閒人：从寺乂聲．束学校代码：１０２２５学号：Ｂ１５０５８学么冷丈大光斑激光雷达森林回波模拟和森林参数反演王蕊指导教师姓名：邢艳秋教授东北林业大学申请学位级别：博±学科专业：森林工程

2、论文提交日期：２０１５年３月论文答辩日期：２０１５年５月授予学位单位：东北林业大学授予学位日期：答辩委员会主席：论文评阅人：ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＣｏｄｅ：１０２２５ＲｅｇｉｓｔｅｒＣｏｄｅ：Ｂ１５０５８ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＤｏｃｔｏｒＦｏｒｅｓｔｒｅｔｕｒｎｗａｖｅｆｏｒｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｆｏｒｅｓｉｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｖｅｒｓｉｏｎｕｓｉｎｇｌａｒｇｅｆｏｏｔｐｒｉｎｔＬｉＤＡＲＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＷａｎＲｕｉｇＳ

3、ｕｅｒｖｉｓｏｒｐ：Ｐｒｏｆｉｕ．ＸｉｎｇＹａｎｑＡｓｓｏｃｉａｔｅＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ；Ａｃａｄ畑ｌｉｅＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄ化ｒ：ＤｏｃｔｏｒＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ：ＦｏｒｅｓｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤａｔｅｏｆｒａｌＥｘａｍｉｎａｔｉｏｎ：Ｍａ２０１５Ｏｙ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ＾摘要大光斑星载Ｌ瓜ＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｇｉｎｇ）是近年来迅速发展的主动遥感技术，对森林的Ｈ维空间结构和地

4、形有很强的探测能力，在森林结构参数的估测方面得到了广泛的应用，。但由于大光斑星载ＬｉＤＡＲ的光斑尺寸较大在光斑覆盖范围内同时包，含森林信息和地面信息其中光斑内的地形坡度会对回波波形产生很大的影响，它会干扰大光斑激光雷达回波波形中信息的提取，造成提取的信息出现偏差，影响森林结构参一，对于坡度引起的大光斑星载Ｌ，般数的正确估测。目前ｉＤＡＲ波形重叠及展宽现象是采用经验和半经验关系估测模型来消除其影响，尚未结合植被福抽的传输机理进行考虑。本研究利用植被遥感的传输模拟模型来探索坡地上大光斑激光雷达脉冲与森林Ｈ维冠层相互作用的机理，通

5、过模拟光子在森林冠层内的随机过程，了解激光雷达系统中发射的光子是如何与目掠相互作用的，通过探究其作用机理来减弱地面坡度对脉冲回波波形的影响，Ｗ提高坡度地形内森林结构参数估测的精度。本研究针对吉林汪清林业局经营区复杂的地形环境，探索了利用计算化模拟模型蒙°－２ａｃｅａｎａｎｄＥ特卡罗方法模拟地形坡度在０５范围内的ＩＣＥＳｔＩＣｌｏｕｄｄＬｌｅｖａｔｉｏｎ（，，Ｓａｔｅｔ－ｅｏｓｃｅｎｃｅａｓｅｅｌｌｉｅＧＬＡＳＧｉＬｒＡｌｔｉｍｔｒＳｓｔｅｍ发射脉冲与森林三维通层相互作用的）（ｙｙ）机理，将模拟出的回波波形和实际的

6、回波波形进行比较，并分别利用实际回波波形和模拟回波波形进行坡地上森林参数（包括森林最大冠层高度、森林生物量和森林郁闭度）°。－，在地形坡度０２５范围肉的反演研究结果表明，利用蒙特卡罗模拟方法得到的模拟ＩＣＥＳａ－回波波形在反演坡地森林参数时，能够更有效地削弱地形坡度对ｔＧＬＡＳ回波波。形的影响，提高了坡地上森林参数的反演精度研究的主要结果如下：一－（１）蒙特卡罗方法的ＩＣＥＳａｔＧＬＡＳ森林回波波形模拟。蒙特卡罗方法作为种统，。计试验方法，能够很好地处理随机性问题如介质中粒子的传输和扩散等问题本文在－利用蒙特卡罗方法模拟ＩＣ

7、ＥＳａｔＧＬＡＳ发射脉冲和森林冠层相互作用的过程时，构建了五种模拟模型：传感器模型、发射脉冲模型、森林冠层横拟的Ｌ系统、ＰＲＯＳＰＥＣＴ叶一－反射模型和大气模型。由ＩＣＥＳａｔＧＬＡＳ系统本身所具有的些参数来构成传感器模型定义所发射的激光脉冲具有高斯形状，符合高斯分布；利用心系统来生成森林的三；ＰＲＯＴ－维冠层：利用ＳＰＥＣ叶反射模型来确定树叶的透射率和反射率等：利用朗伯比尔°０－２５坡度范围内３定律来模拟大气。本文共模拟了与地面采集数据对应的１８个星载大－化ＡＳ的回波波形光斑ＩＣＥＳａｔ，通过比较分析列举的１２个模拟回波波形数

8、据与实际回波波形数据，发现两者标准化能量值的相关系数均在化％０左右，说明实际回波标准化