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多源合一新型传感器激光雷达VQ-1560i在林业上的应用

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2019-01-11

森林资源具有分布范围广,种类丰富,垂直结构复杂且易受动态变化,受干扰性强等特征,通过一些测绘技术能对森林参数测定,但由于森林资源的特性不能满足多源数据的同步获取:

 

1.分布范围广:成像遥感技术

2.垂直结够复杂:Lidar/SAR/摄影测量

3.种类丰富:高光谱

4.动态变化/干扰:热红外、高光谱、多时相

 

因此,基于森林资源观测的需求,现代林业数据获取就需要多源数据同步获取的技术。


激光雷达测量系统VQ-1560i是一台典型的多源合一新型传感器,双通道全波形处理机载激光雷达测图系统,具有:

① 真彩色相机镜头;

② 高光谱传感器镜头;

③ 激光器


激光雷达测量系统VQ-1560i.png


系统集成了高精度波形激光雷达、高分辨率航空数码相机、 高光谱成像装置和高精度的导航及姿态测量系统,通过这些设备的有机集成,实现对被测量树木的光谱和三维空间属性信息的高效测量。

 

新型传感器激光雷达测量系统VQ-1560i一次性快速获取点云、多光谱、高光谱数据

① 高精度的飞行姿态数据

② 机载激光雷达波形数据

③ 高分辨率航空数码影像

④ 高光谱成像仪获取光谱数据



激光雷达点云数据可以实现的目的:

1.识别树冠顶点、树冠边界、位置等属性,

2.生成冠层高度模型(CHM),识别单木特征,

3.直接计算高度分位数、回波指数等点云特征量,

4.估测森林结构参数。

5.统计计算树冠高度变量、密度变量、强度变量、郁闭度、叶面积指数和间隙率

6.快速反演生物量,森林蓄积量,森林覆盖率;

7.通过疏密程度以及不同树龄树木的情况、推算不同树种数量;

8.获取森林地面DEM,实现森林结构参数自动提取以及三维场景重建,用于林业的监控与管理

9.……


机载激光雷达数据在林业的优势

 

激光雷达(LiDAR)系统作为一种主动遥感技术,在对地物观测尤其是探测地物高度方面具有其他遥感手段不可比拟的优势。机载激光雷达测量系统VQ-1560i数字化全波形记录雷达,可以将冠层最高点与地面之间往返的激光脉冲信号数字化,完整记录激光脉冲初次和末次返程信号之间的不定时振幅,从而获得与冠层垂直结构相关的波形。



全波形激光雷达能够很好的定义冠层的下边缘 (包括一部分林下冠层和立木中层),可以计算生活冠层的蓄积量,从而对林业生态进行评估。



机载激光雷达数据可实现单木激光雷达点云剖面,将密集林木实现点云分类为地面、灌木、树木。再通过高程渲染原始Lidar点云数据,回波次数渲染的原始Lidar点云数据,反射强度渲染的原始Lidar点云数据,分类后的Lidar点云数据,能够快速统计待砍伐树木的树高,冠幅,计算林木的砍伐量。



激光雷达单木边界探测实现林木顶冠的探测,通过对单木树冠分割。



点云数据的处理、摄影测量点云与ALS点云的对比、融合应用


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摄影测量点云与ALS点云的剖面显示(黄色点表示摄影测量点云,蓝色点表示ALS点云),多源数据融合后可以实现快速自动实景真三维森林场景生成.


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高光谱成像在林业中的作用和应用


光谱反射特性

不同性质的地物,或相同属性的地物在其成份、颜色、表面结构、含水性(率)等不同时,其反射光谱特性也不同,构成反射光谱曲线的差异。遥感探测即是根据获取和记录不同地物不同波段的反射电磁波信息,通过分析其差异性,来识别地物属性的。

 

植物光谱可以表达的特性因素有:

1.季节的变化

2.植物健康状况

3.水分和营养条件的变化

4.植被种类

5.病虫害情况

 

如图所示:

高光谱成像技术构成的植物光谱特性


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高光谱成像技术下光谱与健康状况的关系


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高光谱影像数据实现对树种的识别


综合以上优势及特点,多源合一新型传感器激光雷达测量系统VQ-1560i对林业多源数据同步获取,助力林业智慧化管理。





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