收藏本站
《中国林业科学研究院》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于机载激光雷达测量的森林资源调查因子联立估计研究

尹艳豹  
【摘要】: 人类对森林的关注正随着时代的发展日益提高,激光雷达技术的应用为森林空间信息获取提供了新的技术支持,其鲜明的数据特点和海量数据的获取也为实际应用提供了巨大的应用潜力。本文围绕着使用机载LIDAR数据获取森林资源调查因子这一主题展开研究,以促进激光雷达技术在林业领域的深入发展与应用。 以甘肃大野口生态定位站青海云杉水源涵养林为研究对象,在获取机载LIDAR数据、实测地面定位数据和实测样地林木数据的基础上,首先进行了激光数据的DEM滤波工作,其次通过机载LIDAR数据反演出部分测树因子(单木树高、冠幅、株数),最后用LIDAR数据和反演的测树因子构造变量,通过建立多元线性回归模型及联立方程组应用对森林参数进行了再估计,这充分体现了LIDAR数据总体对森林参数的应用能力。研究结果表明,LIDAR数据对生物量、株数、断面积平均直径、树高、冠幅这些主要森林参数估计模型的确定系数达到了0.829、0.837、0.866、0.897、0.886。 主要研究内容和结论有: 1、提出了判别分析求取DEM的思路和方法 本文以包含林地和空地的补充样地为起点,通过对激光点云单次和多次回波数据的三维空间坐标分布、反射强度分布和垂直分布三方面特征进行探讨,从中分离出地面点集、植被点集两类初始群体,进而提出了基于判别分析的林地DEM提取方法。用实测地面控制点(1472个)的样地进行检验,结果表明:对山区林地林木复杂环境的DEM提取采用判别分析的方法是可行的,其精度达到高差总平均值0.236m,方差0.05,高差处于-0.5m-0.5m之间的数据占总量的93.85%。这种方法避免了人工确定参数或阈值,有助于提高数据处理的自动化。 2、确定单木识别株数和建立可变窗口经验模型 采用一定窗口内CHM局部最高点与实测单木匹配的方法来确定单木识别株数。窗口分为圆形和方形两种模板、固定与可变两种形式。通过比较得出在研究的森林类型中圆形窗口好于方形窗口、可变窗口优于固定窗口。可变窗口直径(W = 0.003164*h^2 + 0.1311*h + 1.108)根据分级树高的冠幅平均值构造,并用误差进行调整。通过比较不同调整窗口及最小识别窗口识别单木垂直与水平误差、识别株数及匹配通过率,确定了识别株数,再经过去除部分单木(过小识别冠幅)后剩余识别单木高度和距离误差的变动检验、高于主要郁闭高实测株数的辅助验证,最终得出,这种窗口构造方式可行,且采用3被标准差调整后的可变窗口(即Cw-0.6)识别的株数为最佳。 3、发展了森林CHM离散数据的高程频数曲线特征的使用 森林CHM离散数据的高程频数曲线形态具有典型的特征:随高程降低,频数总是先增加到一个最大值后开始下降,频数最大值意味着林分在这一高度处的枝叶面积在水平空间得以最大体现,此处对应的高度本文称主要郁闭高,这一特征高度是比较稳定的。本文依据这一高度将识别的单木分成了大树、中等树(见5.1.2)范围,在后面的模型原型研究中可见,这一高度是对主要森林参数估计响应显著的指标。 4、建立基于机载激光雷达数据估计主要森林参数的单模型原型组 用激光数据识别的单木数据、识别单木的大树分级数据、植被表面回波数据和植被点云数据构造了一系列变量,同主要森林参数进行了多元线性回归的模型原型建模工作,综合应用基于等价的模糊聚类、双重筛选及简单相关关系方法,共计得到了主要森林参数的单个估计模型14个,从模型回归效果看,对生物量、株数、断面积平均直径、树高、冠幅这些主要森林参数估计模型的确定系数达到了0.829、0.837、0.866、0.897、0.886。机载LIDAR数据具备对主要森林参数良好的估计能力。并对森林参数响应显著的LIDAR解释变量进行了有意义的探索,为今后的工作指出了一些研究思路。 5、建立联立方程组应用模型 单个模型不能体现森林参数间固有的内在关系,尤其在森林未被破坏的情况下,森林内部参数间往往存在固定的数学关系或更广泛的生物学联系,通过联立方程组模型的介入和参数再估计,使单个模型间更好体现了对森林参数估计时内在的联系。不仅提供了改善了部分模型的回归效果的可能,更扩展了模型的应用能力和相容性。 由于模型间关系的限制,单模型的实际应用受到了挑战。通过对本文单个模型的联立应用和参数求解,使得模型间的关系得以体现,联立求解的效果好于模型间的直接相互推导和递归估计使用。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S757.2

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 雷相东,李希菲;混交林生长模型研究进展[J];北京林业大学学报;2003年03期
2 王金叶,车克钧,傅辉恩,常学向,宋采福,贺红元;祁连山水源涵养林生物量的研究[J];福建林学院学报;1998年04期
3 庞勇,李增元,陈尔学,孙国清;激光雷达技术及其在林业上的应用[J];林业科学;2005年03期
4 李永慈,唐守正;用Mixed和Nlmixed过程建立混合生长模型[J];林业科学研究;2004年03期
5 唐守正,李希菲;用全林整体模型计算林分纯生长量的方法及精度分析[J];林业科学研究;1995年05期
6 张会儒,赵有贤,王学力,王柱明;应用线性联立方程组方法建立相容性生物量模型研究[J];林业资源管理;1999年06期
7 刘经南,张小红,李征航;影响机载激光扫描测高精度的系统误差分析[J];武汉大学学报(信息科学版);2002年02期
8 郎奎建;森林生态效益的线性联立方程组模型的研究[J];应用生态学报;2004年08期
9 党宏忠,赵雨森,陈祥伟;祁连山水源涵养林水分传输规律研究[J];中国生态农业学报;2004年02期
10 庞勇;孙国清;李增元;;林木空间格局对大光斑激光雷达波形的影响模拟[J];遥感学报;2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 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
2 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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张杰,韩涛,王建;祁连山区1997—2004年积雪面积和雪线高度变化分析[J];冰川冻土;2005年05期
2 林剑峰;马尾松人工林材种出材率表的研究[J];北京林业大学学报;2001年04期
3 陆元昌,杨宇明,杜凡,姜垒,许彦红;西双版纳热带林生长动态模型及可持续经营模拟[J];北京林业大学学报;2002年Z1期
4 雷相东,李希菲;混交林生长模型研究进展[J];北京林业大学学报;2003年03期
5 亢新刚,胡文力,董景林,王德胜,李冬兰;过伐林区检查法经营针阔混交林林分结构动态[J];北京林业大学学报;2003年06期
6 宁金魁,郑小贤,高甲荣,徐军亮;干扰指数在密云县侧柏水源涵养林中的应用[J];北京林业大学学报;2003年06期
7 孙继华,郎奎建;广义森林生态效益似乎不相关模型的总体估计[J];北京林业大学学报;2004年03期
8 李海奎,唐守正,李永慈,苗立新;统计分析软件FORSTAT的设计与应用[J];北京林业大学学报;2004年04期
9 杨华,孟宪宇,刘燕,程俊;单株立木图像信息的提取与解算[J];北京林业大学学报;2005年01期
10 冯仲科;郭清文;张彦林;;单木生物量平差随机模型的比较与分析[J];北京林业大学学报;2005年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 马海波;魏江生;周梅;王林和;;兴安落叶松原始林胸径与边材面积的相关性分析[A];2007自然科学学术论文(土壤肥料与农业可持续发展)[C];2007年
2 罗旭;李建双;赵岩;姚山;冯仲科;陈晓雪;;特殊条件下三维激光扫描系统扫描精度分析[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
3 Wenjiang Huang Jihua Wang Liangyun Liu Zhihong Ma Zhijie Wang Yi Tang Xuzhang Xue National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture,Beijing,100089,China;CANOPY GEOMETRY IDENTIFICATION BY BIDIRECTIONAL CANOPY REFLECTED SPECTRUM[A];Proceedings of the 3rd International Symposium on Intelligent Information Technology in Agriculture(ISIITA)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陆道调;马占相思工业人工林林分经营规划及管理的研究[D];北京林业大学;2005年
2 王国宏;河西山地、绿洲、荒漠植物群落种群多样性研究[D];甘肃农业大学;2000年
3 张超;树木影像特征提取与立体匹配技术研究[D];中国林业科学研究院;2003年
4 李海奎;FORSTAT(统计之林)核心部分关键技术的研究与实现[D];北京林业大学;2003年
5 汤孟平;森林空间结构分析与优化经营模型研究[D];北京林业大学;2003年
6 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
7 韩照祥;陕西地区栓皮栎种群区域变异性与遗传多样性的研究[D];西北农林科技大学;2004年
8 郎璞玫;新疆阜康地区森林资源与环境的空间分析[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2003年
9 杜华强;森林排列空间结构分形地统计描述及其与热场之间的关系研究[D];北京林业大学;2005年
10 李海奎;统计分析软件研制中的几个问题[D];中国林业科学研究院;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹鸿涛;高光谱成像实验及其数据处理[D];西北工业大学;2005年
2 常敏;基于实测数据和经验模型的单木可视化研究[D];北京林业大学;2005年
3 陈银萍;祁连山青海云杉种群结构组建稳定性机制研究[D];甘肃农业大学;2000年
4 赵海珍;落叶松人工林动态模拟的研究[D];河北农业大学;2001年
5 邓立斌;基于ANN的森林经营决策模型研究[D];中南林学院;2001年
6 王雪梅;陕西渭北刺槐林分生长收获模型研究[D];西北农林科技大学;2001年
7 张如力;甘肃省绢蝶科Parnassiidae(Lepidoptera)的研究[D];甘肃农业大学;2002年
8 刘丽华;桦树天然林生长发育规律的研究[D];河北农业大学;2002年
9 胡文力;长白山过伐林区云冷杉针阔混交林林分结构的研究[D];北京林业大学;2003年
10 韦东山;额济纳胡杨林资源档案管理及动态监测系统[D];内蒙古农业大学;2003年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 庞勇,李增元,陈尔学,孙国清;激光雷达技术及其在林业上的应用[J];林业科学;2005年03期
2 黄麟;张晓丽;;三维成像激光雷达遥感技术在林业中的应用[J];世界林业研究;2006年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 吴芬芳;基于车载激光扫描数据的建筑物特征提取研究[D];武汉大学;2005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
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张保钢;数字北京的规划与发展[J];北京测绘;2003年02期
2 傅辉恩;东祁连山西段(北坡)森林涵养水源作用的初步研究[J];北京林业大学学报;1983年01期
3 关玉秀,张守攻;竞争指标的分类及评价[J];北京林业大学学报;1992年04期
4 郝小琴,孟宪宇;单木生长的视景仿真模型[J];北京林业大学学报;1993年04期
5 黄家荣;孟宪宇;关毓秀;;马尾松人工林直径分布神经网络模型研究[J];北京林业大学学报;2006年01期
6 宋铁英;一种基于图象的林分三维可视模型[J];北京林业大学学报;1998年04期
7 李勇,商广娟;线性限制下联立方程组模型的可识别性与参数估计[J];北京师范大学学报(自然科学版);1999年04期
8 陈松尧;程新文;;机载LIDAR系统原理及应用综述[J];测绘工程;2007年01期
9 余咏胜,游宁君;数码航摄像机——传统胶片航摄像机的替代者[J];测绘通报;2005年03期
10 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
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 丁晓强;唐能福;梁军;;国家级森林资源遥感监测业务运行系统研究[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前5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
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 宋仁波;落叶松人工林树冠的三维图形模拟[D];东北林业大学;2003年
2 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
3 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
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
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 魏富朝;王洪峰;;利用航测获取大比例尺彩色正射影像探讨[J];山西建筑;2007年17期
2 潘慧波;胡友健;王大莹;;从LiDAR数据中获取DSM生成真正射影像[J];测绘工程;2009年03期
3 王宗跃;马洪超;邬建伟;徐宏根;彭检贵;;一种新的等高线质量评价方法[J];计算机工程与应用;2010年20期
4 黄华平;李永树;;机载激光雷达测量技术在铁路勘测中的应用[J];测绘;2010年05期
5 索效荣;王丽英;;机载LiDAR系统定位方程、误差分析与精度评定[J];测绘科学;2011年04期
6 郑金水;;LIDAR技术及其应用[J];科技信息;2007年06期
7 徐景中;万幼川;张圣望;;LIDAR地面点云的简化方法研究[J];测绘信息与工程;2008年01期
8 欧阳平;;LIDAR与DMC结合的无地面控制的航测新方法[J];测绘科学;2008年06期
9 杨洋;张永生;邹晓亮;张皓;;一种改进的基于坡度变化的机载激光雷达点云滤波方法[J];测绘科学;2008年S1期
10 韩祖杰;张弛;赖旭东;;用于铁路勘察的机载LiDAR数据生产DEM方法研究[J];遥感信息;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王丽园;张霄;赵海军;梁诚;;机载激光雷达三维地表信息处理软件的设计与开发[A];中国公路学会计算机应用分会2010年学术年会论文集[C];2010年
2 陈楚江;王丽园;余绍淮;;基于机载激光雷达的公路勘察设计[A];中国公路学会计算机应用分会2010年学术年会论文集[C];2010年
3 陈盼盼;安春华;杨瑞霞;;基于机载激光雷达的城市三维模型数据采集与构建[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
4 高晋;杨国建;吴真;陆小艺;;机载激光雷达在超高压输电线路走廊管理中的应用[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年
5 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
6 季承荔;周军;;机载激光雷达信号Fernald前向反演的一种新定标方法[A];2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑[C];2009年
7 方国锋;;航空激光成像系统在电力线路工程中应用探讨[A];第十三届华东六省一市测绘学会学术交流会论文集[C];2011年
8 叶修松;黄谟涛;任来平;;机载激光雷达探测系统偏心量的测定与计算[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
9 王宇晗;;机载LIDAR数据的采集处理及应用[A];2009全国测绘科技信息交流会暨首届测绘博客征文颁奖论文集[C];2009年
10 王道波;王滋政;欧建华;覃金玉;黄勇;刘慧杰;周晓翠;杨昊雨;任小毅;王立鸿;刘燕京;;数字城市中侧面纹理的快速获取实践——以数字南宁为例[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李程 通讯员 高杰 徐俊科;以飞机的速度行进……[N];石油管道报;2011年
2 本报通讯员 徐大志;从阿凡达到数字化高铁[N];人民铁道;2010年
3 本报记者 甄俊华 特约记者 陈明宇;乘上飞机去选线[N];中国石油报;2011年
4 本报记者 王代林;成兰铁路瞭望[N];四川日报;2008年
5 包海 彭建华;全球导航卫星系统建功汶川灾后重建[N];中国测绘报;2009年
6 刘晓旭 朱宏博;吉林局发布“十二五”人才发展规划[N];中国测绘报;2011年
7 本报记者 彭同乐;百日攻坚我先行[N];石油管道报;2010年
8 记者 张仲增;推进科学发展两岸交流先行区建设[N];中国测绘报;2009年
9 万幼川 张永军 刘良明 沈翔;摄影测量学科进展与展望[N];中国测绘报;2010年
10 记者 吴美章;国家测绘局五项举措支持海西建设[N];福建日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 尹艳豹;基于机载激光雷达测量的森林资源调查因子联立估计研究[D];中国林业科学研究院;2010年
2 林宏;海洋悬浮粒子的米氏散射特性及布里渊散射特性研究[D];华中科技大学;2007年
3 曾齐红;机载激光雷达点云数据处理与建筑物三维重建[D];上海大学;2009年
4 冀航;基于频域滤波法的调制脉冲激光雷达水下探测研究[D];华中科技大学;2007年
5 王刃;机载LIDAR数据滤波与建筑物提取技术研究[D];解放军信息工程大学;2008年
6 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
7 穆超;基于多种遥感数据的电力线走廊特征物提取方法研究[D];武汉大学;2010年
8 王丽英;面向航带平差的机载LiDAR系统误差处理方法研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
9 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
10 袁枫;机载LIDAR数据处理与土地利用分类研究[D];中国矿业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曲佳;机载激光雷达点云数据精度分析与评价研究[D];长安大学;2010年
2 朱会平;机载激光雷达测量系统检校与精度评价[D];河南理工大学;2011年
3 马浩;机载激光雷达测量系统误差检校方法研究[D];山东科技大学;2011年
4 李堃;机载激光雷达全波形数据可视化[D];首都师范大学;2012年
5 吴文升;基于小型无人直升机的机载激光雷达数字地形测绘系统与设计与实现[D];华南理工大学;2012年
6 李东;机载激光雷达三维成像技术研究[D];电子科技大学;2012年
7 钟棉卿;机载激光雷达系统初步方案研究[D];西安科技大学;2012年
8 马广迪;基于姿态角改正的机载激光雷达条带平差方法研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
9 殷飞;机载激光雷达数据滤波方法研究[D];西南交通大学;2010年
10 靳克强;机载激光雷达数据滤波生成DEM技术研究[D];解放军信息工程大学;2011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