收藏本站
《中国地质大学(北京)》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

激光雷达遥感森林叶面积指数提取方法研究与应用

骆社周  
【摘要】:森林与大气之间碳、水及能量的生态交换过程受到森林冠层与林分结构的影响,因此,冠层与林分结构的定量提取技术在森林动态监测中显得尤为重要。同时,植被冠层是大气与陆地生物圈的重要接口,而叶面积指数(LAI)是植被冠层对全球环境变化响应过程模型的一个非常关键的参数。因此快速、精确、可靠和客观地评价LAI是研究大气与植被相互作用必不可少的过程。 植被指数(Vegetation Index, VI)是光学遥感影像评价地表植被覆盖状况的关键参数。植被指数可用于反演叶面积指数(LAI),但主要缺陷是植被指数存在饱和问题。被动光学遥感多用于探测植被冠层水平结构信息,在植被生长茂盛的地区,植被指数达到饱和状态后,植被指数和LAI不再线性增加,导致LAI被低估。所以,光学遥感数据提取LAI具有一定的局限性,其反演精度受到一定的影响。如何提高LAI反演精度,并且同时能够使反演方法简单易用,是该领域的一个重要研究方向。 激光雷达(Light DetectionAnd Ranging, LiDAR)是近年来国际上发展十分迅速的主动遥感技术,可快速获取目标的三维空间信息,能精确地估算森林垂直结构参数(如树高、冠层郁闭度和地上生物量等)。 本文主要有四个目标:一是探索机载、星载LiDAR数据提取LAI的理论方法;二是通过LiDAR数据实现LAI反演并进行精度验证,三是对研究区进行基于LiDAR反演模型的LAI制图;四是用光学遥感数据反演LAI,并与LiDAR数据提取LAI的结果进行对比分析。具体主要开展了以下几个方面的研究工作: (1)对机载LiDAR数据进行了分类,计算出了不同空间尺度的激光穿透指数(LPI)。 (2)研究了机载LiDAR数据提取LAI的理论和方法,并通过LPI实现LAI反演。 (3)比较了不同空间尺度下机载LiDAR提取LAI的精度,获取机载LiDAR数据反演LAI的最优模型是采样半径为10 m空间尺度(R2=0.77),并对研究区进行LAI制图。 (4)深入研究了星载LiDAR数据波形处理方法,并对GLAS波形数据进行了高斯分解,确定了波形特征参数,并计算了地面回波能量与总能量的比值。 (5)探索了星载激光雷达提取LAI的方法,建立了星载LiDAR数据反演LAI的模型(R~2=0.80),并对研究区进行LAI制图。 (6)确定光学遥感反演LAI的最优模型,并实现了研究区LAI制图。 (7)对机载LiDAR数据和光学遥感数据提取大野口研究区的LAI结果进行了对比分析,并证明了机载LiDAR数据可提高LAI反演精度。 (8)对星载LiDAR数据提取LAI和光学遥感提取西藏林芝地区的LAI进行了对比分析,结果表明星载LiDAR数据能提高LAI的反演精度。 本文的创新研究成果包括以下几个方面: (1)提出了GLAS波形数据反演LAI的方法。 (2)融合GLAS数据与TM影像,实现了研究区LAI反演及制图。 (3)提出了基于机载LiDAR数据的简化LAI反演方法。 本研究工作的结果表明LiDAR数据可实现LAI的高精度反演,特别是星载LiDAR数据为全球性高精度LAI估算提供了可能性。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S771.8;TP79

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 董保根;机载LiDAR点云与遥感影像融合的地物分类技术研究[D];解放军信息工程大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 雷顺利;太安自然保护区生态系统类型变化及其人为驱动力的研究[D];西北大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 常学向;赵文智;赵爱芬;;黑河中游二白杨叶面积指数动态变化及其与耗水量的关系[J];冰川冻土;2006年01期
2 刘晓臣;范闻捷;田庆久;徐希孺;;不同叶面积指数反演方法比较研究[J];北京大学学报(自然科学版);2008年05期
3 董立新;吴炳方;唐世浩;;激光雷达GLAS与ETM联合反演森林地上生物量研究[J];北京大学学报(自然科学版);2011年04期
4 冯仲科;杨伯钢;罗旭;韩光瞬;张保钢;;应用LIDAR技术预测林分蓄积量[J];北京林业大学学报;2007年S2期
5 刘清旺;李增元;陈尔学;庞勇;武红敢;;利用机载激光雷达数据提取单株木树高和树冠[J];北京林业大学学报;2008年06期
6 林文鹏;赵敏;张翼飞;柳云龙;刘冬燕;高峻;;基于SPOT5遥感影像的城市森林叶面积指数反演[J];测绘科学;2008年02期
7 张靖;高伟;;LAS格式解析及其扩展域的应用[J];测绘科学;2008年03期
8 韩桂华;王强;刘丹丹;;基于多角度遥感物理模型的叶面积指数反演[J];测绘科学;2010年03期
9 姬剑锋;焦文海;胡国军;;卫星激光测高原理及其测距精度估算[J];测绘技术装备;2005年02期
10 刘东起;范文义;李明泽;;利用小光斑激光雷达估测林分参数和生物量[J];东北林业大学学报;2012年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 赵峰;机载激光雷达数据和数码相机影像林木参数提取研究[D];中国林业科学研究院;2007年
2 刘清旺;机载激光雷达森林参数估测方法研究[D];中国林业科学研究院;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 方世明,汪新庆,刘刚;地球空间信息技术在计算机辅助区域地质调查中的应用[J];安徽地质;2000年04期
2 陈焱丽;王清连;石明旺;付远志;苑保军;;大豆源·库·流的研究进展[J];安徽农业科学;2007年08期
3 程武学;杨存建;周介铭;周万村;刘悦翠;;森林蓄积量遥感定量估测研究综述[J];安徽农业科学;2009年16期
4 张海东;田有亮;何炎红;郭连生;;大青山油松人工林树冠垂直结构特征的研究[J];安徽农业科学;2009年18期
5 康磊;殷丽;;基于冠层结构的森林土壤蒸发模型研究综述[J];安徽农业科学;2009年25期
6 刘健;王吉;陈明;;基于RS和GIS的二三维一体化农业生态监测技术研究[J];安徽农业科学;2009年27期
7 程栋梁;林娜;;福州市常见植物比叶面积研究[J];安徽农业科学;2009年31期
8 孙源;顾行发;余涛;高海亮;李娟;胡新礼;;基于HJ-IACCD数据的辐射传输模型反演叶面积指数研究[J];安徽农业科学;2011年08期
9 王慧;郑明朝;谢安德;王凌晖;;基于偏最小二乘法的山白兰叶面积分析及测定方法的研究[J];安徽农业科学;2011年18期
10 王臻;吴连喜;苏伟;孙崇利;;基于LiDAR数据和Quickbird影像的树高提取方法及应用[J];安徽农业科学;2011年23期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 柴金华;刘宁;;雾天远程激光测距技术分析[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 王敬钊;王良桂;袁素霞;刘春;明军;;基于3S技术的植物资源监测研究进展[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
3 曾朝阳;贾鑫;张晓永;;线性调频连续波激光雷达测量方法研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 吴伟斌;洪添胜;代芬;尹令;朱余清;黄伟锋;李东东;;果树冠层重叠叶片LAI检测方法[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 庞勇;黄克标;李增元;舒清态;;大湄公河次区域森林地上生物量遥感反演[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(上册)[C];2011年
6 李琳;崔先国;季民;贾明凯;;基于机载Lidar数据的区域林木信息提取[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
7 李宗春;孙纪章;冯其强;邓勇;;Mensi激光扫描仪精度测试方法研究[A];数字测绘与GIS技术应用研讨交流会论文集[C];2008年
8 杨兵;杨小丽;张伟;;成像激光雷达计算机仿真[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
9 徐阳;秦俊;高凯;宋坤;胡永红;;上海市几种主要园林树木叶面积指数相关研究[A];中国观赏园艺研究进展 2009[C];2009年
10 谭明;石晓春;;基于LiDAR数据的DEM获取与地物提取探讨[A];广东省测绘学会第九次会员代表大会暨学术交流会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 毕德仓;微波调制测风激光雷达新方法和激光雷达测量温度关键技术的研究[D];中国海洋大学;2010年
2 王宏;毛竹林生态型模式施肥应用研究[D];北京林业大学;2011年
3 张秀娟;亚热带常绿叶林光能和水分利用效率研究[D];北京林业大学;2011年
4 罗伊萍;LIDAR数据滤波和影像辅助提取建筑物[D];解放军信息工程大学;2010年
5 郑元;刺槐光合生理特征与固碳能力研究[D];西北农林科技大学;2010年
6 闫晓云;呼和浩特市城市绿地结构研究[D];内蒙古农业大学;2010年
7 魏文俭;激光制导光电对抗半实物仿真关键技术与系统研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 康峰峰;北京西南山地森林绿量遥感反演的研究[D];北京林业大学;2011年
9 赵洋毅;缙云山水源涵养林结构对生态功能调控机制研究[D];北京林业大学;2011年
10 刘方炎;金沙江干热河谷滇榄仁与锥连栎幼苗建成机制及生态适应性[D];北京林业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈铮;基于激光扫描数据的交通信息采集平台设计与实现[D];山东科技大学;2010年
2 邢著荣;基于辐射传输模型和CHRIS数据反演春小麦LAI[D];山东科技大学;2010年
3 王德鹏;白榆优良无性系蒸腾耗水与生长量特性的关系研究[D];山东农业大学;2010年
4 胡鸿瑞;应用遥感技术估测合肥市城市森林绿量[D];安徽农业大学;2010年
5 伍卉;基于GIS技术的合肥市城市绿地缓解热岛效应作用研究[D];安徽农业大学;2010年
6 付甜;基于机载激光雷达的亚热带森林参数估测[D];安徽农业大学;2010年
7 宋志英;利用ICESAT激光测高数据监测南极冰盖高程变化的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 林伟;井冈山森林生态系统植被碳密度研究[D];南昌大学;2010年
9 潘桂颖;基于半球摄影法的水稻冠层结构参数测量与反演[D];浙江大学;2011年
10 杨洋;基于车载LIDAR数据的建筑物立面重建技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐世浩,朱启疆,闫广建;遥感地表参量反演的理论与方法[J];北京师范大学学报(自然科学版);2001年02期
2 周廷刚,郭达志,陶康华;NCIVI及其在城市绿化航空遥感调查中的应用——以宁波市为例[J];城市环境与城市生态;2003年01期
3 成晓倩;马洪超;赵红强;镇娇;;一种基于区域增长的机载LIDAR滤波[J];测绘科学;2010年01期
4 杨海全;余洁;秦昆;张国宁;;基于知识的LIDAR数据地物提取研究[J];测绘通报;2006年12期
5 张帆;黄先锋;李德仁;;激光扫描与光学影像数据配准的研究进展[J];测绘通报;2008年02期
6 杨耘;隋立春;;面向对象的LiDAR数据多特征融合分类[J];测绘通报;2010年08期
7 罗伊萍;姜挺;王鑫;张锐;罗胜;;基于数学形态学的LiDAR数据滤波新方法[J];测绘通报;2011年03期
8 黄先锋;李卉;王潇;张帆;;机载LiDAR数据滤波方法评述[J];测绘学报;2009年05期
9 隋立春;张熠斌;柳艳;曲佳;李伟;王蒙;李智临;;基于改进的数学形态学算法的LiDAR点云数据滤波[J];测绘学报;2010年04期
10 张佳华,符淙斌;生物量估测模型中遥感信息与植被光合参数的关系研究[J];测绘学报;1999年02期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 罗伊萍;LIDAR数据滤波和影像辅助提取建筑物[D];解放军信息工程大学;2010年
2 杨国鹏;基于机器学习方法的高光谱影像分类研究[D];解放军信息工程大学;2010年
3 刘丽娟;基于机载LiDAR和高光谱融合的森林参数反演研究[D];东北林业大学;2011年
4 周晓明;机载激光雷达点云数据滤波算法的研究与应用[D];解放军信息工程大学;2011年
5 李晓松;干旱地区稀疏植被覆盖度高光谱遥感定量反演研究[D];中国林业科学研究院;2008年
6 赵旦;基于激光雷达和高光谱遥感的森林单木关键参数提取[D];中国林业科学研究院;2012年
7 张美玲;基于草原综合顺序分类系统改进CASA模型及其在中国草地NPP估算中的应用[D];甘肃农业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 解亚龙;应用高分辨率彩红外DMC影像进行昆明市城区绿化信息提取[D];昆明理工大学;2006年
2 周淑芳;基于机载LiDAR与航空像片的单木树高提取研究[D];东北林业大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张小由,龚家栋,周茂先,司建华;应用热脉冲技术对胡杨和柽柳树干液流的研究[J];冰川冻土;2003年05期
2 司建华,冯起,张小由;热脉冲技术在确定胡杨幼树干液流中的应用[J];冰川冻土;2004年04期
3 吉喜斌,康尔泗,赵文智,陈仁升,金博文,张智慧;黑河流域山前绿洲灌溉农田蒸散发模拟研究[J];冰川冻土;2004年06期
4 常学向;赵文智;赵爱芬;;黑河中游二白杨叶面积指数动态变化及其与耗水量的关系[J];冰川冻土;2006年01期
5 刘晓臣;范闻捷;田庆久;徐希孺;;不同叶面积指数反演方法比较研究[J];北京大学学报(自然科学版);2008年05期
6 孙鹏森,马履一,王小平,翟明普;油松树干液流的时空变异性研究[J];北京林业大学学报;2000年05期
7 马李一,孙鹏森,马履一;油松、刺槐单木与林分水平耗水量的尺度转换[J];北京林业大学学报;2001年04期
8 马履一,王华田,林平;北京地区几个造林树种耗水性比较研究[J];北京林业大学学报;2003年02期
9 冯仲科,景海涛,周科亮,吴鸿华;全站仪测算材积的原理及精度分析[J];北京林业大学学报;2003年03期
10 邓向瑞;冯仲科;罗旭;;三维激光扫描系统在林业中的应用研究[J];北京林业大学学报;2005年S2期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 黄慧萍;面向对象影像分析中的尺度问题研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
2 党宏忠;祁连山水源涵养林水文特征研究[D];东北林业大学;2004年
3 刘庄;祁连山自然保护区生态承载力评价研究[D];南京师范大学;2004年
4 智长贵;基于航片的正射影像林相图制作及森林测量研究[D];东北林业大学;2005年
5 杨伯钢;北京市多尺度森林覆盖信息的提取与分析[D];北京林业大学;2006年
6 刘平;美国森林植被模拟系统(FVS)在北京地区人工林上的应用研究[D];北京林业大学;2007年
7 刘清旺;机载激光雷达森林参数估测方法研究[D];中国林业科学研究院;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 张立杰;祁连山青海云杉林林窗特征及更新特点的研究[D];甘肃农业大学;2006年
2 王永平;机载LIDAR数据处理及林业三维信息提取研究[D];中国测绘科学研究院;2006年
3 王多尧;祁连山(北坡)青海云杉群落物种多样性研究[D];甘肃农业大学;2006年
4 董晓红;祁连山排露沟小流域森林植被水文影响的模拟研究[D];中国林业科学研究院;2007年
5 徐光彩;机载LIADR波形数据处理及分类研究[D];南京林业大学;2010年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 柏军华;李少昆;王克如;张小均;肖春华;隋学艳;;棉花叶面积指数冠层反射率光谱响应及其反演[J];中国农业科学;2007年01期
2 董振国;;华北平原作物群体结构性状初步研究[J];生态学杂志;1986年03期
3 梁亦清;李美君;;高产甘薯生长动态和栽培条件的调查[J];浙江农业科学;1989年01期
4 戴万德;张付民;;紧凑型夏玉米光能利用和合理密植试验[J];中国农业气象;1993年06期
5 董林根,吴伟根,郑钢,金爱武;经营干扰对雷竹叶面积指数的影响[J];经济林研究;1999年02期
6 康永武;茶杆竹的叶面积指数测定[J];浙江林业科技;2002年01期
7 陈健;倪绍祥;李静静;吴彤;;植被叶面积指数遥感反演的尺度效应及空间变异性[J];生态学报;2006年05期
8 史忠强;江晓东;王芸;宁堂原;韩宾;李增嘉;;少免耕对夏玉米灌浆过程和产量的影响[J];山东农业科学;2007年01期
9 张秀玲;;草木樨生长发育特性研究[J];黑龙江生态工程职业学院学报;2007年03期
10 鲁兴隆;温存;毛军;;华北落叶松单株树冠对降水空间格局的影响[J];防护林科技;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭炳香;李增元;庞勇;曹斌;;多角度高光谱CHRIS数据森林叶面积指数估测研究[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
2 李云梅;王秀珍;;用模型分析的方法探讨水稻冠层结构变化对冠层反射光谱的影响[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
3 孟丹;李小娟;韩洁;;基于PROSAIL模型-BP神经网络的森林叶面积指数反演[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年
4 林文鹏;赵敏;柳云龙;刘冬燕;张翼飞;高峻;;基于SPOT5表观反射率的城市森林叶面积指数估测研究[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
5 徐阳;秦俊;高凯;宋坤;胡永红;;上海市几种主要园林树木叶面积指数相关研究[A];中国观赏园艺研究进展 2009[C];2009年
6 宋金玲;王锦地;刘小青;吴门新;;植被真实场景的模拟与建库[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
7 陈芳;周志翔;肖荣波;钟颖飞;;城市园林绿地绿量的定量研究——以武钢厂区绿地为例[A];生态学与全面·协调·可持续发展——中国生态学会第七届全国会员代表大会论文摘要荟萃[C];2004年
8 张娜;;半干旱天然草地叶面积指数反演模型[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
9 巩合德;杨国平;张一平;刘玉洪;郑征;沙丽清;甘建民;韩斌;;哀牢山亚热带常绿阔叶林叶面积指数测定研究[A];中国生态学会2006学术年会论文荟萃[C];2006年
10 刘世忠;旷远文;;鼎湖山森林群落演替系列的叶面积指数及其季节变化[A];中国生态学会2006学术年会论文荟萃[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李梅;蔬菜变化密植可增产[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2005年
2 通讯员 夏瑛 宋娟 记者 曹颖;江苏开展反演路面状况研究[N];中国气象报;2011年
3 佟屏亚;玉米高产栽培技术经验总结[N];河北农民报;2008年
4 林竹;纸浆毛竹林丰产栽培技术[N];福建科技报;2006年
5 会泽县农技中心 董云忠;选用水稻良种“四考虑”[N];云南科技报;2006年
6 石家庄市农科院 王忠义 赵敬霞;谈谈标杂棉的整枝和化控[N];河北科技报;2003年
7 国家“粮食丰产科技工程”河北省课题小麦首席专家 李雁鸣;今冬麦田浇不浇冻水[N];河北科技报;2007年
8 记者 江然 通讯员 林长城 张春桂;福建三项气象课题获省科技奖[N];中国气象报;2010年
9 贵喜;烤烟生育天数、叶面积系数[N];云南科技报;2007年
10 龚伏龙 蔡财宝 蔡建明 许荣德;脱毒马铃薯高产栽培技术(上)[N];福建科技报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 骆社周;激光雷达遥感森林叶面积指数提取方法研究与应用[D];中国地质大学(北京);2012年
2 姜志伟;区域冬小麦估产的遥感数据同化技术研究[D];中国农业科学院;2012年
3 陈健;东亚飞蝗发生区芦苇LAI的遥感反演及其尺度效应研究[D];南京师范大学;2006年
4 朱高龙;植被叶面积指数与叶片聚集度系数遥感反演方法研究[D];南京大学;2011年
5 姚付启;冬小麦高光谱特征及其生理生态参数估算模型研究[D];西北农林科技大学;2012年
6 徐光彩;小光斑波形激光雷达森林LAI和单木生物量估测研究[D];中国林业科学研究院;2013年
7 凌成星;Worldview-2八波段影像支持下的湿地信息提取与地上生物量估算研究[D];中国林业科学研究院;2013年
8 李建国;~(90)Sr、~(137)Cs在谷物、蔬菜等植物体的截获和易位实验研究[D];中国原子能科学研究院;2006年
9 王东伟;遥感数据与作物生长模型同化方法及其应用研究[D];北京师范大学;2008年
10 王方永;基于近地可见光成像传感器的棉花生长信息监测研究[D];石河子大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 温一博;大兴安岭地区叶面积指数反演[D];东北林业大学;2013年
2 周洋;基于星载高光谱影像的贡格尔草地叶面积指数研究[D];福建师范大学;2013年
3 徐阳;上海市五种主要绿化树种三维绿量、叶面积指数等生态指标相关研究[D];北京林业大学;2010年
4 周洪奎;黄淮海平原典型区夏玉米叶面积指数遥感估算研究[D];南京大学;2013年
5 陈雪洋;基于环境星CCD数据的冬小麦叶面积指数遥感监测模型研究[D];中南大学;2009年
6 张荣霞;不同作物多种叶面积指数获取方法对比研究[D];华中农业大学;2013年
7 张小卫;北京部分绿地群落冠层结构研究[D];北京林业大学;2011年
8 张倩;基于高光谱遥感的冬小麦植被反射特征及叶面积指数的监测模型研究[D];西北农林科技大学;2011年
9 周薇薇;多源遥感数据叶面积指数反演[D];青海师范大学;2013年
10 孙涛;农作物叶面积指数反演方法研究[D];南京信息工程大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026