【摘 要】
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激光雷达技术可以直接获取地物三维信息,在反演森林参数方面具有独特优势,其中叶面积指数是关键的植物学参数和对森林的评价指标,能够描述碳及水分通量的变化,估算叶面积指数对生态研究具有重要意义。本文以黑龙江省帽儿山林场的两块样地为研究对象,样地林分类型分别为针阔混交林、针叶纯林。基于地基激光雷达、无人机载激光雷达及两者融合数据,采用点云体素化理论、贝尔定律以及多元线性回归法估算森林叶面积指数,并以不同采
【基金项目】
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国家自然基金面上基金31870621；
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激光雷达技术可以直接获取地物三维信息,在反演森林参数方面具有独特优势,其中叶面积指数是关键的植物学参数和对森林的评价指标,能够描述碳及水分通量的变化,估算叶面积指数对生态研究具有重要意义。本文以黑龙江省帽儿山林场的两块样地为研究对象,样地林分类型分别为针阔混交林、针叶纯林。基于地基激光雷达、无人机载激光雷达及两者融合数据,采用点云体素化理论、贝尔定律以及多元线性回归法估算森林叶面积指数,并以不同采样率对融合数据进行抽稀,根据抽稀后的融合数据估算有效叶面积指数,探究不同采样率对估算叶面积指数结果的影响。结果表明:1)基于地基激光雷达数据体素法对针叶纯林和针阔混交林两种林分类型样地有效叶面积指数的估算精度分别为R~2=0.79,RMSE=0.69、R~2=0.74,RMSE=0.63。2)基于无人机载激光雷达数据根据体素法对针叶纯林和针阔混交林两种林分类型样地有效叶面积指数的估算精度分别为R~2=0.76,RMSE=0.83、R~2=0.75,RMSE=0.97,均方根误差较大,估算结果不理想;根据贝尔定律对针叶纯林和针阔混交林两种林分类型样地有效叶面积指数的估算精度分别为R~2=0.78,RMSE=0.55、R~2=0.75,RMSE=0.66,该方法优于体素法。两种方法针叶纯林的叶面积指数估算精度均高于针阔混交林的叶面积指数估算精度。3)基于融合数据体素法估算针阔混交林有效叶面积指数的精度为R~2=0.84,RMSE=0.54,多元回归分析法估算真实叶面积指数的精度为R~2=0.86,RMSE=0.62,结果较好。以不同采样率对针阔混交林融合数据进行抽稀并采用体素法估算有效叶面积指数,结果表明当采样率为0.8时估算有效叶面积指数精度最高（R~2=0.93,RMSE=0.63）。综上可见,激光雷达数据可以有效估算叶面积指数,且融合数据能够弥补单一类型激光雷达数据获取林分信息不完全的缺陷,可以更充分的展现林分三维信息,提高估算叶面积指数的精度,但融合数据会造成数据冗余,增大计算量,以0.8采样率对融合数据进行抽稀后估算有效叶面积指数估算精度最高。
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