基于地基LiDAR的森林高度提取-陈伟

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1、遥感定量反演算法研讨会基于地基LiDAR的森林高度提取报告人：陈伟遥感定量反演曹春香课题组遥感科学国家重点实验室2010-07-112010-7-12遥感定量反演算法研讨会1报告提纲意义与现状方法与结果讨论与展望•研究意义•数据预处理•结论与讨论•研究现状•具体算法实现•本算法流程•结果分析验证•应用与展望2010-7-12遥感定量反演算法研讨会2报告提纲意义与现状方法与结果讨论与展望•研究意义•数据预处理•结论与讨论•研究现状•具体算法实现•本算法流程•结果分析验证•应用与展望2010-7-12遥感定量反演算法研讨会3意义与现状1.研究意义

2、森林资源的规划、调查和管理需要测量一些描述树木形状的参数，如树高、胸径等；传统调查基于人工手段，耗时耗力，效率较低，且无法实现大面积覆盖，往往是基于几个样地点的植被测量通过统计的方法推广到大范围的森林；机载LiDAR遥感技术提供了快速获取大范围数据的手段，但通常它获取的是林分平均参数，而不是单木参数；地基LiDAR技术可同时测量树高、胸径、树干密度等参数，节省人力物力、提高工作效率，为重建森林三维真实场景提供了可能。2010-7-12遥感定量反演算法研讨会4意义与现状2.研究现状基于地基LiDAR的遥感技术目前国内外已经有了很多的相

3、关研究，特别是在单木参数(如树干和胸径)的提取算法的方面。Hough变换检测算法(AschoffandSpiecker,2004;Aschoffetal.,2004)：先根据地基激光雷达获取的点云提取DTM，然后对地面以上点云进行水平分层并用Hough变换方法来检测提取树干点云，进一步求出每棵树的胸径、树高。统计聚类法(KirályandBrolly，2007)：通过最小二乘法调整并结合圆拟合来完成单木的识别检测。2010-7-12遥感定量反演算法研讨会5意义与现状2.研究现状Bienertetal.(2006,2007)分别提出的点聚

4、类搜寻法和点密度矢量分析法，并对两种方法产生的两类错误进行了比较，发现点云密度矢量分析法的提取结果要优于点云聚类搜寻法的结果。月牙法(KirályandBrolly，2007)：它是一种几何方法，根据树干的月牙形状来确定树的位置和胸径的大小。黄华兵(2008)在用地基LiDAR提取DTM后，通过树干点云的垂直分布连续特征来进行树干识别，结合圆拟合方法求得胸径和树高。2010-7-12遥感定量反演算法研讨会6意义与现状2.研究现状在用这些算法提取单木参数之前，都要先获取地基LiDAR的地面点云来生成DTM！2010-7-12遥感定量反演算

5、法研讨会7意义与现状3.本算法流程此处介绍的算法在提取单木参数前不需要生成DTM！配准TLS垂直扫描数据TLS水平扫描数据单木提取算法圆拟合单木树位置树高2010-7-12遥感定量反演算法研讨会8报告提纲意义与现状方法与结果讨论与展望•研究意义•数据预处理•结论与讨论•研究现状•具体算法实现•本算法流程•结果分析验证•应用与展望2010-7-12遥感定量反演算法研讨会9方法与结果1.数据获取及预处理数据获取区域是大野口森林水文试验区，位于黑河流域的中游，林区主要树种为青海云杉地基LiDAR的数据采集范围——研究区内100m×100m的样

6、地，为了能将整个样地内的每棵树都能扫描到，我们将采取沿样地两条垂直边的方向每12.5m一站进行整个样地的扫描；使用的地基LiDAR系统为RieglLMS-Z360i。2010-7-12遥感定量反演算法研讨会10方法与结果1.数据获取及预处理地基LiDAR系统提供了三种不同的坐标系统：SOCS(Scanner’sOwnCoordinateSystem)，PRCS(ProjectCoordinateSystem)和GLCS(GlobalCoordinateSystem)垂直姿态扫描和水平姿态扫描的数据坐标系统转换——4×4的旋转矩阵MSOP(

7、MatrixofSensor’sOrientationandPosition)RRRt1112131RRRtM2122232sopRRRt313233300012010-7-12遥感定量反演算法研讨会11方法与结果1.数据获取及预处理以垂直姿态扫描的坐标系统为基准坐标系统R11R12R13t1R11R12R130RRRtRRR0MA2122232212223*sopRRRtRRR0313233331323300010001RRR111213RRRRRR

8、()*RP()*RY()212223xyzR31R32R33-0.0264425270.005311649-0.999636223-0.204586