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中国激光 2022年第4期49卷 151-161页

作者：惠振阳李娜胡海瑛李卓宣东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013

针对传统滤波方法对于背包点云数据在地形陡峭、植被覆盖广的复杂地区的滤波精度较低的问题,提出一种基于背包lidar点云多尺度渐进数字地面模型(DTM)构建方法。首先,利用最小二乘法由地面种子点拟合出DTM曲面,并构建出渐进式DTM;然后,... 详细信息

针对传统滤波方法对于背包点云数据在地形陡峭、植被覆盖广的复杂地区的滤波精度较低的问题,提出一种基于背包lidar点云多尺度渐进数字地面模型(DTM)构建方法。首先,利用最小二乘法由地面种子点拟合出DTM曲面,并构建出渐进式DTM;然后,通过多尺度形态学开运算进行地物点探测;最后,通过设定自适应滤波阈值函数实现地面点的提取。选取4组位于复杂地形区域的背包lidar点云数据进行实验分析,本文方法得到的平均总误差为7.88%;与3种传统的滤波算法(LAStools、MCC和CSF)进行滤波对比分析,本文方法在4个实验区域内的总误差均明显低于以上3种方法的滤波总误差。此外,本文方法不需要设置复杂的参数,能够根据地形的变化自适应地调整滤波阈值,具有较强的鲁棒性。

关键词：遥感背包lidar 形态学运算多尺度渐进方法自适应滤波

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基于背包lidar的苹果树叶面积密度反演研究

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信息技术与信息化 2019年第10期 202-205页

作者：雷蕾邱春霞杨浩朱耀辉陈日强张成健西安科技大学测绘科学与技术学院陕西西安710054 农业部农业遥感机理与定量遥感重点实验室北京农业信息技术研究中心北京100097

分析苹果树冠层叶面积密度(Leaf Area Density,LAD)垂直分布对果树生长状态分析具有重要意义。本研究基于背包激光雷达(Light detection and ranging,lidar)数据分别获取现代矮化和乔化、传统矮化和乔化共四棵不同类型苹果树的高精度点... 详细信息

分析苹果树冠层叶面积密度(Leaf Area Density,LAD)垂直分布对果树生长状态分析具有重要意义。本研究基于背包激光雷达(Light detection and ranging,lidar)数据分别获取现代矮化和乔化、传统矮化和乔化共四棵不同类型苹果树的高精度点云数据,采用体素法反演LAD,基于分层实测的叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)分别验证四棵苹果树LAD反演精度,得出各层反演LAI与实测LAI分布整体一致。其中,第一、二、三层由于枝条和果实的影响存在LAI高估现象,第四、五层由于遮挡效应存在LAI低估现象。通过分析四棵苹果树LAD垂直分布,对比传统矮化和乔化,现代矮化和乔化苹果树垂直分布LAD值较高,且矮化与乔化苹果树相比,LAD分布相似,但矮化苹果树更易于管理。LAD垂直分布分析可为苹果树管理提供一定参考。

关键词：苹果树 LAD 背包lidar 体素法分层验证

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空地一体化激光移动测量技术在大比例尺地形图更新工作中的应用

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测绘通报 2019年第S1期 93-97页

作者：熊成利周友生郑永忠浙江省第二测绘院

传统的测图方法难以满足测绘成果快速更新的要求。本文结合多平台激光移动测量技术并应用于大比例尺地形图修测工作中,该技术可以将测图工作从'外'搬到'内'、提高作业效率、降低作业成本、减少测图工作对天气的依赖、改变作业模式,给大... 详细信息

传统的测图方法难以满足测绘成果快速更新的要求。本文结合多平台激光移动测量技术并应用于大比例尺地形图修测工作中,该技术可以将测图工作从'外'搬到'内'、提高作业效率、降低作业成本、减少测图工作对天气的依赖、改变作业模式,给大比例地形图测绘带来新技术变革。

关键词：机载lidar 车载lidar 背包lidar 空地一体地形图更新

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无人机lidar角度效应对估测森林结构参数的影响

无人机LiDAR角度效应对估测森林结构参数的影响

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作者：刘洋内蒙古师范大学

学位级别：硕士

森林作为陆地生态系统中重要的组成部分,在全球气候和碳汇、碳源估算中发挥重要作用。森林结构参数作为反映森林生态系统生长状态和生产力水平的定量指标,同时也是森林生态系统过程模型重要的输入参数,所以森林结构的估算精度直接影响... 详细信息

森林作为陆地生态系统中重要的组成部分,在全球气候和碳汇、碳源估算中发挥重要作用。森林结构参数作为反映森林生态系统生长状态和生产力水平的定量指标,同时也是森林生态系统过程模型重要的输入参数,所以森林结构的估算精度直接影响到全球气候、植被变化和碳汇、碳源估算。激光雷达(Light Detection and Ranging,lidar)技术极大地促进了森林资源清查的发展,lidar提供了精确测量树高和详细表征森林结构的机会。本研究的目的是探讨如何利用多角度lidar数据来评估杜拉尔林场单一结构温带森林生态系统中落叶松林和白桦林之间的结构差异,并且研究无人机lidar角度效应对森林结构参数估算的影响。在这项研究中,主要从以下几个方面开展相关的研究:(1)基于无人机、背包lidar所提供的多平台、多角度数据,使用高度阈值法、体素法、最大似然估计等方法,进行多平台lidar数据融合,多尺度、多林型森林结构参数提取;进而研究不同平台lidar数据、林型、尺度之间森林结构参数的差异和准确性。同时利用实测样地尺度的树高数据、LP-80 LAIe(Leaf Area Index Effect)数据进行精度验证。(2)在此基础上,研究无人机lidar采集森林结构参数中由于角度效应相关导致的估算偏差。其中考虑了无人机lidar飞行参数、森林结构、飞行参数与森林结构两者耦合的影响而建立概念模型,利用无人机lidar交叉航带数据作为多角度样本研究区设计实验,使用中介效应对概念模型进行定量分析。最终得出以下主要结论:(1)基于ABA方法提取森林结构参数,由于从动态尺度的离散点云数据转变为固定单元的数据,栅格中点的分布变化会影响植被结构参数估计的准确性。当利用无人机lidar产生二维度量时,建议对点云数据转换比例进行敏感性分析,以确定最佳栅格像元大小。(2)无人机lidar在景观尺度上提取森林结构参数有较好的效果。白桦林和落叶松林各自展现出森林结构参数的不同分布状态和格局,白桦林结构多样性、森林异质性大于落叶松林。在样地尺度上,融合lidar数据相比未融合数据所表征的森林结构参数更加精细完整。无人机lidar所获取的冠层覆盖度相较于背包lidar偏差更小更稳定,白桦林相较于落叶松林有更加丰富的水平结构。LAIe剖面更精细的捕捉到了森林结构在垂直梯度上的变化,之前的研究得出白桦林呈倒“J”型,这符合部分样地内的LAD剖面变化规律,大部分呈无规律变化;而落叶松林剖面整体呈倒“S”型。此外,根据实测样地树高、LP-80 LAIe数据验证得出。99%高度百分位树高是一个更可靠稳定的树高预测指标,LP-80仪器获取的LAIe在白桦林中表现更好,偏差更小。(3)根据多角度无人机lidar数据设计角度效应量化实验得出,利用飞行参数、分层PDN值量化角度效应是一个可行的方案。激光束发散分数、航高、植被密度三者都对角度效应产生影响。根据多角度获取的森林结构参数对比分析,角度效应对最大高度(MAX)、较高百分位高度的高度变量(大于90%)的影响较小。但是对森林结构参数(CC、GF、PDN剖面、LAIe剖面)的影响很大。此外,角度效应在不同林龄和林型中对森林结构估测的影响存在差异;这种影响随着扫描角度不规则变化,因此需要在条件允许的情况下,进行多角度获取森林结构参数,一般情况下最好控制在21°以下。认为角度效应并不都是负面的,在理想的角度范围内角度效应会丰富植被侧面信息;不可否认森林内部植被遮挡效应的存在,但是认为遮挡效应的产生也是因为观测的角度不足所导致,采用多个航带相互交叉或至少两个航带垂直以相互补充点云信息,这样可以解决角度效应所导致的森林结构参数的估算偏差,以保证数据精度和森林结构信息的完整性。最后,lidar等新的地球观测技术的进步为三维观测森林提供了新的机会,以回答复杂的生态问题和提供在新技术下的传统生态系统难题的解决方案。这项研究旨在为单一结构温带森林生态系统演替、结构多样性和无人机lidar估算森林结构参数不确定性等相关研究提供借鉴。

关键词：无人机lidar 背包lidar 森林结构参数角度效应

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