移动激光雷达组合应用助力森林资源调查

激光雷达是一项通过由传感器所发出的激光来测定传感器与目标物之间距离的主动遥感技术。自从1988年斯图加特大学...



激光雷达是一项通过由传感器所发出的激光来测定传感器与目标物之间距离的主动遥感技术。自从1988年斯图加特大学的研究人员尝试集成激光雷达仪、GPS与惯性导航系统进行测绘开始，激光雷达技术不断进步，从只能记录单次回波到可以记录多次回波乃至进行全波形观测，精度从几分米提升至几毫米，使得扫描数据可直接用于大比例尺高精度数字高程模型的生产。

激光雷达技术在林业方面的应用研究始于20年代中期，在经历了缓慢的萌芽期后，Lidar技术在森林业应用的增长速度相当快，例如被用来获取森林生态系统高分辨率的三维地形、植被结构参数，优化森林道路布局，寻找并保护溪流，估计森林木料数量等。

目前，越来越多的国家采用LiDAR技术进行森林测绘，加拿大的魁北克省也正在使用激光雷达技术进行森林资源调查，预计到2022年，加拿大将实现从西北部到中部的全覆盖。西班牙政府近期制定了每六年进行一次激光雷达林业调查的计划。挪威近100%的森林资源清查都采用激光雷达技术，其他几个北欧国家也正在推行这一技术。

尽管激光雷达技术在很多森林资源调查项目中都取得了很大的成功，但这一技术的应用仍有局限。主要表现为单木定位精度有待提升，高郁闭度林区垂直层次结构信息获取难度大，胸径信息采集工作量大。为了解决现阶段森林资源调查中遇到的难题，北京数字绿土科技有限公司推出了新的林业调查方案，即机载激光雷达、背包式激光雷达相结合。

【无人机激光雷达森林调查】

无人机激光雷达作为主动遥感技术可以有效穿透森林，获取较大范围的上层植被结构参数，获取大尺度的森林信息。利用机载激光雷达点云数据可精确提取树高、LAI、郁闭度、间隙度等参数，结合实测及树种等信息可反演胸径、枝下高、生物量等。

目前，利用机载激光雷达提取大区域森林参数受到越来越多的关注。然而在多层树冠、稠密的森林中，由于树冠遮挡严重以及树与树之间边界不明显，下层木分割的精度较差，很难获取准确的胸径以及枝干信息。

【背包式激光雷达森林调查】

相比机载激光雷达数据，背包式激光雷达能够反映更加详细的林分结构参数如胸径、树木干枝结构、孔隙度、ＬＡＩ、叶面积密度、冠层高度轮廓。

背包式激光雷达作为一种高新科技，在森林资源调查、林分结构研究、单木三维建模等方面有着巨大的应用潜力。一方面，其拓展了测树空间，另一方面，该技术能对反映林分实时、动态变化的树冠特征以及林分结构等信息进行有效捕捉, 并能提供高分辨率的三维点云影像图, 有助于构建精准的单木三维模型。机载和背包式激光雷达在数据获取范围、对森林结构的表达能力方面存在很好的互补性，采用两者结合的方式，可兼顾详细森林结构参数获取与大范围森林结构参数的表达，在未来森林检测与调查方面有巨大潜力。

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