基于数字航空摄影数据的森林参数反演估测研究

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1、密级:（）博士学位论文基于数字航空摄影数据的森林参数反演估测研究作者姓名:李丹指导教师:顾行发研究员中国科学院遥感与数字地球研究所学位类别:理学博士学科专业:地图学与地理信息系统研究所:中国科学院遥感与数字地球研究所2018年5月RetrievalandestimationresearchofforestparametersbasedondigitalaerialphotographdataADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpart

2、ialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorInCartographyandGeographicalInformationSystemsByLiDanDissertationSupervisor:ProfessorGuXingfaInstituteofRemoteSensingandDigitalEarthChineseAcademyofSciencesBeijingMay,2018中国科学院大学研究生学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的

3、学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解中国科学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意中国科学院保存或向国家有关部门及机构送交论文的印刷版和电子版，允许论文被查阅和借阅；同意授权中国科学院采用影印、

4、缩印、数字化或其它复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：导师签名：日期：年月日本论文得到以下项目支持1.高分辨率对地观测系统重大专项—“十三五”民用航天预研项目(Y7K00100KJ);2.国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)科学论证;3.中国综合地球观测系统(ChinaGEOSS)发展战略研究(2016-2025);4.国家重点研发项目“多尺度落叶松人工林生长预测”(2017YFD0600404);5.中国林科院基金项目(CAFYBB2016ZD004).摘要摘要

5、作为陆地生态系统最重要的组成部分，森林在维护生态系统平衡、净化空气、固碳和保护水土等方面起到了至关重要的作用。森林地上生物量(AGB)和叶面积指数(LAI)是评价森林生长和健康状况的两个重要指数，森林的单木结构参数对精细林业的经营管理、现代化精准林业建设至关重要。传统的森林资源调查都是以人工野外测量为主，野外调查不仅工作量大、周期长，而且难以快速获取大面积范围内的森林参数，同时也很难做到大范围的连续采样测量。遥感技术的发展为森林资源调查，尤其是对森林地上生物量和叶面积指数的估测，单木结构参数的提取等提供了一种快速、高效的

6、估测手段。大范围连续成像的被动光学遥感可以提供丰富的植被光谱指数和纹理特征信息，主动遥感像激光雷达(LiDAR)技术对森林高度和冠层垂直结构具有很强的探测能力，两者已经在森林参数的定量反演上取得了成功的应用。近几年，通过结合激光雷达和光学遥感技术进行森林参数反演的研究越来越多，既可以利用光学遥感的光谱和纹理特征，同时又可以充分利用激光雷达对森林冠层垂直结构探测的优势，提高遥感技术对森林参数的反演和估测能力。数字航空摄影(DAP)可见光影像在基于运动结构特征法(SfM)和先进的区域网平差技术下可以得到类似于激光雷达的数字表

7、面离散点云和类似于光学遥感影像的数字正射影像图(DOM)。随着我国高分辨率对地观测空间基础设施的建设，我国对地观测的机载平台和传感器种类不断增加，基于轻小型航空器和无人机(UAV)平台的可见光遥感，以其低成本、高分辨率、快速高效的数据获取，在不同行业领域得到了蓬勃发展，业务化应用水平快速提高。本研究利用运-5轻小型航空器在黑龙江省佳木斯市孟家岗林场获取的数字航空摄影可见光数据和LiDAR数据，以及地面测量样地数据开展森林参数的反演估测研究工作，取得了以下研究成果：(1)获得了研究区的数字正射影像图DOM、冠层高度模型CH

8、M和归一化点云PPC。对航摄可见光数据，采用运动结构特征法(SfM)和区域网平差技术进行空三处理，生成数字表面模型DSM、离散点云和DOM。通过对DSM和离散点云与LiDAR数据生成的数字高程模型(DEM)做绝对高度的差值计算，得到相对高度的CHM和PPC产品。通过均匀选点和对比分析，确定DAP点云数据和LiDAR点