论文部分内容阅读
传统的遥感手段不足以直接获取单木的结构参数,特别是三维结构参数。机载LiDAR对树木树冠的结构参数具有较强的探测能力,从而能够较准确的获取单木树冠的三维结构参数。对单株木树冠结构参数提取以及林分有效冠的相关研究尤为重要。机载激光雷达技术是遥感领域中的一种新技术,是目前的研究前沿。LiDAR的相关技术发展十分迅速,较之现有的传统遥感方法,激光雷达所具有的穿透性使得我们能够得到更加准确的DEM、DSM以及树冠生长状态等重要参数,进而可以对树木的三维信息进行提取。因此,本研究以帽儿山实验林场为研究区域,以林场内人工针叶树种为研究对象,结合机载激光雷达点云数据、遥感影像数据以及实地调查的单木参数调查数据等数据,提取研究区域内单株木树冠的三维形状结构参数(树冠顶点位置、树高、冠幅、冠长),并与实测值进行了对比验证,在此基础上最终获得了林分有效冠高,得到林分有效冠层。本研究采用一定规则下的局部最大值窗口搜索树冠顶点,进行单木树冠顶点探测与单木树高提取;将树冠顶点作为标记,利用标记控制分水岭分割算法来提取冠幅;采用垂直向点云高程检测方法获取枝下高位置,从而对冠长进行提取;在标记控制分水岭分割出的树冠边界,提取树冠接触高,取平均值作为该样地的林分有效冠高。利用本研究方法,树冠分割的正确率为88.5%;结合样地实测参数数据对提取值进行相关性分析,由分析结果可知树高R2=0.8862,冠幅R2=0.7864,冠长R2=0.8;树高、冠幅、冠长精度分别为90.34%,86.8%,89.9%;同一林分内单木接触高相对比较稳定,对提取的林分有效冠高进行单因素方差分析,无显著差异。利用机载LiDAR数据,基于局部最大值算法能对树冠顶点与树高进行提取。可变大小的动态窗口来搜索局部最大值点,能提高单木结构参数提取精度;基于树顶标记控制分水岭算法,将高空间分辨率航片作为辅助数据,可完成较高精度的冠幅提取;垂直方向检测方法可提取单木冠长;LiDAR点云数据可对林分有效冠进行提取,在同一林分中,有效冠高大致相同。机载LiDAR具有良好的单木树冠三维结构参数提取的能力,能够满足现代林业调查对单株木的参数提取,实现对林分有效冠层的提取。