激光雷达是一种主动式遥感技术，能够精确的获取目标物的三维空间信息。随着激光雷达系统和相关技术的发展，越来越多的机载激光雷达系统具备了获取全波形数据的能力，进一步推动了激光雷达技术在相关行业中的应用。全波形激光雷达系统通过对返回脉冲信号进行数字化采样记录返回波形信息，因此相对于仅提供离散回波点云数据的系统，全波形激光雷达的数据分析处理可控性更强，完全可以根据自己的行业应用需求对全波形数据进行分析处理以获取更多信息，对森林结构参数估测等研究是十分重要的。全波形文件使用的是通用的LAS格式，该格式主要是面向机载激光雷达数据的，便于激光雷达数据在不同硬、软件之间的存储和交换，目前普遍被用户认可，使用比较广泛的是LAS1.3版格式。森林叶面积指数作为森林冠层结构的重要参数，在模拟森林生长、森林与大气能量交换及火灾预测等方面均发挥着重要的作用。　　本文首先介绍了机载全波形激光雷达数据相关研究现状，然后结合全波形数据的特点以及其分析处理的必要性，以白桦林为研究对象，通过对全波形数据解析读取和分析处理，在传统激光穿透指数LPI（Laser penetration index，LPI）计算的基础上结合全波形数据的特点，利用每条波形的完整返回脉冲能量信息计算出对应的全波形激光穿透指数(LPIfi)，之后求得样方内所有全波形激光穿透指数的均值，即样地体元激光穿透指数（LPIf-mean），用于反演森林林分叶面积指数LAI(Leaf Area Index，LAI)，并以外业实测LAI数据对反演模型进行了验证。结果表明:　　(1)基于全波形数据的特点和LAS1.3文件的解析过程与提出的分析和处理方法，能够较为准确地得到振幅、位置、波宽等重要波形特征信息与能量（高斯分布曲线与时间轴所围面积）信息。并根据后续工作的需要，对研究区样地内的Leica ALS60LAS1.3格式的全波形文件进行了处理。结果表明，80个边长为10m的方形样地共记录了约8.2万条的全波形数据，其中大约99.93％的都能得到很好处理，其余的根据局部最大值法进行了处理，总体上来讲本文使用的高斯分解方法能够较为准确地提取全波形数据的特征信息。　　(2)通过对全波形激光脉冲的地面返回脉冲能量和冠层返回脉冲能量的分析和计算，得到采集的80个外业样地的地面层与植被冠层反射率比值系数a值基本相同，约为1.2，表明林下地面返回脉冲能量值稍大于森林冠层返回脉冲能量值，这与外业森林样地实际情况基本吻合。　　(3)通过机载全波形激光雷达数据提取的样地体元激光穿透指数LPIf-mean能够精确提高森林林分LAI估测。通过LPIf-mean建立的机载全波形激光雷达数据与森林LAI的模型的预测精度R2=0.864，RMSE=0.139，说明该新参数能够提高森林林分LAI的反演精度。同时在同等样地尺度下，全波形激光雷达返回脉冲能量信息反演森林LAI的精度（R2=0.815，RMSE=0.105）要高于离散回波点云数据的（R2=0.720，RMSE=0.140）。　　由此，反映出机载全波形激光雷达数据本身具有的优势，能够为高精度定量估测森林LAI提供优质的数据源和新的参数。文章到最后总结了得出的结论以及下一步的研究展望。