基于Sentinel-2影像和冠层高度模型数据的森林蓄积量反演

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作者 贺鹏 陈振雄 黄鑫 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第6期9-21,共13页

【目的】作为反映森林生态系统生物量存储能力的重要指标,森林蓄积量是衡量森林健康、生态功能和碳储量的关键参数。精准反演森林蓄积量可为森林资源管理、气候变化、生态保护与可持续经营提供科学的数据支撑,是森林资源调查与监测的核... 【目的】作为反映森林生态系统生物量存储能力的重要指标,森林蓄积量是衡量森林健康、生态功能和碳储量的关键参数。精准反演森林蓄积量可为森林资源管理、气候变化、生态保护与可持续经营提供科学的数据支撑,是森林资源调查与监测的核心任务之一。【方法】以湖南省浏阳市为研究区域,结合全国森林资源清查(NFI)数据与Sentinel-2遥感影像,开展森林蓄积量遥感反演。首先,通过Pearson相关性分析与特征变量重要性筛选,提取与森林蓄积量密切相关的关键特征变量。随后,采用支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和全卷积神经网络(FCN)等模型进行森林蓄积量反演。模型精度采用交叉验证法计算,并运用多项评估指标对模型性能进行比较,最终选取拟合效果最佳的模型,用于研究区森林蓄积量的精确反演。【结果】1)各特征变量与森林蓄积量均呈现显著相关性;2)引入冠层高度模型(CHM)能显著提升森林蓄积量的反演精度,其中支持向量机模型的决定系数(R2)从0.34提升至0.52,提升了52.95%,RMSE从30.52 m^(3)·hm^(-2)降低至25.59 m^(3)·hm^(-2),降低了16.15%;随机森林模型的决定系数(R2)从0.39提升至0.55,提升了41.03%,RMSE从29.46 m^(3)·hm^(-2)降低至25.07 m^(3)·hm^(-2),降低了14.90%。表明CHM对提高森林蓄积量的反演精度具有重要贡献;3)相比其他模型,全卷积神经网络模型在森林蓄积量反演中的表现最佳,其R2值达到0.66,RMSE为21.20 m^(3)·hm^(-2)。此外,基于2022年的CHM数据显著提升了其他模型的预测性能,有效克服了传统反演方法因缺乏实测树高数据而导致的精度瓶颈,为大尺度森林蓄积量监测提供了新的思路和方法。【结论】结合实测数据和Sentinel-2影像的FCN模型能够实现森林蓄积量的精确反演与监测,同时CHM数据的引入显著提升了反演模型的预测精度,可为未来森林资源的精准监测和科学管理提供重要参考。 展开更多

关键词 森林蓄积量 Sentinel-2 冠层高度模型 特征变量 机器学习 深度学习

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基于冠层高度模型的遥感影像玉米倒伏范围提取 被引量：3

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作者 赵莲 于亚杰 梁治华 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第3期127-133,共7页

精准提取玉米倒伏范围是准确进行田间管理、玉米产量损失估计的基础,无人机获取遥感影像机动灵活,是作物倒伏测量的热门手段。本文提出利用无人技术基于冠层高度差的玉米倒伏范围提取方法。首先通过可见光波段差异植被指数提取玉米背景... 精准提取玉米倒伏范围是准确进行田间管理、玉米产量损失估计的基础,无人机获取遥感影像机动灵活,是作物倒伏测量的热门手段。本文提出利用无人技术基于冠层高度差的玉米倒伏范围提取方法。首先通过可见光波段差异植被指数提取玉米背景土壤分布;然后提取玉米的高度;最后基于玉米高度,通过SVM和OSTU自动阈值法提取玉米倒伏范围。试验结果表明,利用SVM法3个样本分类精度分别为88.84%、89.52%和90.80%;OSTU自动阈值法分别为94.61%、89.74%和97.20%,稍优于前者。本文基于作物高度为结构特征参数,提取作物倒伏,机理明确且一定程度上消除了无人机成像不稳定的影响。 展开更多

关键词 无人机 遥感影像 倒伏 冠层高度模型 SVM OSTU

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基于离散点云数据的森林冠层高度模型插值方法 被引量：18

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作者 段祝庚 肖化顺 袁伟湘 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期86-94,共9页

【目的】基于森林区域离散点云特点,利用不同插值方法构建冠层高度模型,并对不同插值方法进行比较、分析和评价,为森林冠层高度模型插值方法选择提供参考。【方法】以30 m×30 m样方离散点云数据为试验数据,采用开源软件SAGS-GIS利... 【目的】基于森林区域离散点云特点,利用不同插值方法构建冠层高度模型,并对不同插值方法进行比较、分析和评价,为森林冠层高度模型插值方法选择提供参考。【方法】以30 m×30 m样方离散点云数据为试验数据,采用开源软件SAGS-GIS利用B样条插值（B-Spline）、普通克里金插值法（OK）、线性插值三角网法（TLI）、反距离加权插值法（IDW）4种插值方法分别构建森林冠层高度模型,对森林冠层高度模型的平面视图、三维视图、剖面图及其像元统计量进行比较和分析;同时对反距离加权插值法的插值参数搜索半径进行讨论、比较和分析。【结果】对于森林区域空间分布均匀且存在高度突变的点云数据,B-Spline插值对空值区域都进行了填充,林冠空隙也被过分填充,且CHM像元最大值明显偏离原始插值数据;TLI插值的CHM显得比较破碎;OK插值法对影像过度平滑,生成的CHM影像模糊;而IDW插值法对冠层顶部进行了适当填充和平滑,但冠层边缘不被过度平滑,保留高度突变,同时林冠空隙仍然保留也不被过分填充。IDW插值应选择合适的搜索半径,搜索半径为原始点云间隔的1.5-2.5倍较为合适。【结论】IDW插值法优于B-Spline,OK,TLI插值法,生成的CHM能较准确反映森林冠层的真实自然形态,有利于森林参数的提取。 展开更多

关键词 机载激光雷达 冠层高度模型 反距离加权插值法 B样条曲线插值法 普通克里金插值法 线性插值三角网法 离散点云

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基于NDHD、NDVI及EVI光谱植被指数的锡林郭勒盟草地冠层高度遥感反演对比研究

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作者 兰春阳 郭利彪 +3 位作者 谭维贤 黄平平 李苏和 马铭泽 《中国草地学报》 北大核心 2025年第3期31-44,共14页

草地冠层高度是指示植被生长和草地覆盖利用变化的重要物候动态及地表空间异质性指示因子。研究以内蒙古自治区锡林郭勒盟天然草地为例,使用MODIS遥感光学多角度冠层观测数据,参考RTLSR辐射传输模型完成了草地植被群落BRDF二向反射分布... 草地冠层高度是指示植被生长和草地覆盖利用变化的重要物候动态及地表空间异质性指示因子。研究以内蒙古自治区锡林郭勒盟天然草地为例,使用MODIS遥感光学多角度冠层观测数据,参考RTLSR辐射传输模型完成了草地植被群落BRDF二向反射分布特征的重构,实现了冠层热点和暗点反射率的计算,构建了植被冠层归一化热点和暗点植被指数(NDHD)。研究基于GRNN神经网络模型实现了以NDHD、NDVI及EVI多种植被指数为驱动参数的草地冠层高度参数动态反演模型,结果表明:(1)基于RTLSR模型的f_(iso)、f_(vol)和f_(geo)散射核系数,可分别完成草地植被冠层热点和暗点的反射率计算,并可将体散射、几何光学散射特性用于定量描述植被结构特征的光谱响应变化。(2)使用冠层BRDF数据构建的红光、近红外NDHD植被指数可以较好地指示草地植被时序生长所表现的结构变化差异及空间覆盖分布异质性特征。(3)研究区草地冠层高度反演结果空间分布呈现西部低、中部过渡、东北部高的格局,时间序列结果表现为随草地植被物候过程而动态变化。(4)经与NDVI、EVI光谱植被指数反演对比可获知,NDHD时间和空间反演结果的R2分别为0.58和0.89,较NDVI指数(R2=0.44)和EVI指数(R2=0.36)明显改进,且红光和近红外NDHD植被指数对冠层高度反演的贡献比例数值为3.32%和3.57%,显示出较好的植被结构特征指示优势和数值反演驱动潜力。综上,基于RTLSR模型及NDHD植被指数构建的草地冠层GRNN高度反演模型在时间序列和空间分布过程均具有较理想的数值反演精度,并可为实际应用提供理论方法参考。 展开更多

关键词 草地植被 多角度遥感 二向反射分布函数 归一化热点和暗点植被指数 冠层高度模型

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基于无人机航测数据的甘南高原森林冠层高度和冠幅的提取

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作者 武艳朵 韩惠 《甘肃农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期268-276,共9页

【目的】以甘南高原的35个针叶林样方为研究对象,探究基于无人机航测数据提取森林结构参数的可行性,为日趋自动化的林业调查工作提供参考。【方法】研究基于无人机激光雷达数据分离植被点和地面点生成数字表面模型和数字高程模型,运用... 【目的】以甘南高原的35个针叶林样方为研究对象,探究基于无人机航测数据提取森林结构参数的可行性,为日趋自动化的林业调查工作提供参考。【方法】研究基于无人机激光雷达数据分离植被点和地面点生成数字表面模型和数字高程模型,运用冠层高度模型提取树高,基于无人机正射影像利用ESP工具筛选最优分割尺度进行多尺度分割,优化特征空间进行面向对象分类,在ArcGIS中提取冠幅,将提取树高、冠幅与野外实测数据对比,进行精度评价。【结果】树高提取值与实测值拟合R^(2)为0.90,RMSE为1.336 m,具有明显的线性关系;冠幅总体分类精度为90.18%,Kappa系数为0.80,东西冠幅与实测值拟合的R^(2)为0.842,RMSE为0.509 m,,南北冠幅R^(2)为0.876,RMSE为0.479 m,东西和南北方向冠幅的均值R^(2)为0.878,RMSE为0.430 m。【结论】基于无人机遥感影像的森林结构参数自动提取方法高效可靠,在森林资源调查中有重要的现实意义。 展开更多

关键词 无人机 森林结构参数 点云数据 冠层高度模型 面向对象

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基于激光点云的梨树单木分割方法研究

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作者 彭秀媛 沙守峰 +4 位作者 白冰 姚磊 鞠博闻 左越 明烺 《园艺与种苗》 2025年第1期1-3,81,共4页

[目的]针对梨树单木分割的技术难题,如树冠交叠严重及复杂地形影响等,融合地形高程、冠层高度等多维特征,构建适用于复杂地形的多维空间模型,并优化冠层高度模型(CHM)。[方法]评估了3种分割方法:基于CHM的分水岭算法、基于点云数据的距... [目的]针对梨树单木分割的技术难题,如树冠交叠严重及复杂地形影响等,融合地形高程、冠层高度等多维特征,构建适用于复杂地形的多维空间模型,并优化冠层高度模型(CHM)。[方法]评估了3种分割方法:基于CHM的分水岭算法、基于点云数据的距离判别聚类算法,以及基于CHM的种子点生长算法。[结果]基于优化后的CHM的种子点生长算法在复杂果园环境中表现最佳,准确率达0.85,分割精度达0.8,显著优于其他方法。[结论]为果园精准管理和智慧农业发展提供了可靠的技术支撑。 展开更多

关键词 单木分割 激光点云 冠层高度模型

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基于无人机雷达和光学影像的城市森林地上生物量估算方法建立及应用

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作者 张曈 陈爽 曹书舸 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第4期581-590,共10页

目前生物量估算的数据来源包括光学、合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)和激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)等.利用遥感技术对区域生物量进行反演时,实地样方数据的不足限制了模型反演精度的提升.本研究采用无人... 目前生物量估算的数据来源包括光学、合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)和激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)等.利用遥感技术对区域生物量进行反演时,实地样方数据的不足限制了模型反演精度的提升.本研究采用无人机雷达点云数据结合实地调查扩大样本量,试图验证利用机载雷达替代实地调查的可行性,并与光学影像特征(植被指数数据和纹理特征数据)建立植被地上生物量反演模型.结果表明:1)基于LiDAR获取的单株冠幅数据估算的生物量具有较好的精度,与实地测算的生物量的总体误差为1.74%;2)南京龙王山风景区,利用LiDAR数据估算的地上生物量密度为96.78 Mg·hm^(-2),利用光学影像特征模型反演的生物量密度为107.94 Mg·hm^(-2);3)毗邻龙王山的大学校园验证数据结果显示,模型反演生物量密度值为92.6 Mg·hm^(-2),基于LiDAR数据的结果为104.11 Mg·hm^(-2),可以看出所提出的方法具有较好的效果.因此,通过无人机LiDAR和冠幅生物量模型可以扩大样本量,由此建立的影像特征生物量模型具有良好的效果,为大范围生物量反演提供一种可行的方法. 展开更多

关键词 无人机激光雷达 地上生物量 机器学习回归 城市森林 冠层高度模型

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黄河源区高寒草甸群落高度遥感模拟与评价 被引量：3

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作者 殷建鹏 高金龙 +5 位作者 冯琦胜 葛静 孟宝平 杨淑霞 梁天刚 孟小平 《草业科学》 CAS CSCD 2018年第4期737-748,共12页

草层高度是反映草地生长状况的重要指标之一,与草地地上生物量的监测及载畜力的评估具有紧密联系。目前,对我国天然草地群落高度的监测尚缺乏精确的遥感方法。本研究以黄河源区高寒草甸为研究区,分别基于MODIS植被指数、冠层高度模型以... 草层高度是反映草地生长状况的重要指标之一,与草地地上生物量的监测及载畜力的评估具有紧密联系。目前,对我国天然草地群落高度的监测尚缺乏精确的遥感方法。本研究以黄河源区高寒草甸为研究区,分别基于MODIS植被指数、冠层高度模型以及草地冠层高光谱反射率,构建了高寒草甸草地群落高度的估算模型,并对模型精度进行了评价。结果表明,1)12种MODIS植被指数中,NDVI对草层高度的变化最为敏感,其4种回归模型的R^2均较低,介于0.203~0.241,NDVI指数模型(y=0.789e^(3.186x),R^2=0.241)的拟合效果最好,但反演误差较大(RMSE=4.2cm,CVRMSE=45.7%);2)冠层高度模型在黄河源地区高寒草甸试验区的反演精度较低(RMSE=5.8cm,CVRMSE=62.1%),实际应用误差较大;3)高寒草甸群落高度与519.4-583.17nm波段之间的冠层光谱反射率存在显著负相关关系(P<0.05),基于光谱位置变量R′510.59的线性模型(y=^(-1)56.375x+20.384)相对最优(R^2=0.489,RMSE=3.5cm),较适合反演高寒草甸群落的草层高度。 展开更多

关键词 黄河源区 群落高度 植被指数 冠层高度模型 高光谱反射率

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基于机载LiDAR数据的崇礼冬奥核心区树冠覆盖率估算 被引量：1

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作者 谢栋博 雷雅凯 +3 位作者 张宇超 刘清旺 符利勇 陈巧 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期24-34,共11页

【目的】对比分析基于归一化点云分类信息、归一化点云首次回波和冠层高度模型3种算法估算冬奥核心区森林树冠覆盖率的优劣性,探讨样地树冠覆盖率、激光点云密度和冠层高度模型(CHM)栅格分辨率对估算精度的影响,探索最优树冠覆盖率估算... 【目的】对比分析基于归一化点云分类信息、归一化点云首次回波和冠层高度模型3种算法估算冬奥核心区森林树冠覆盖率的优劣性,探讨样地树冠覆盖率、激光点云密度和冠层高度模型(CHM)栅格分辨率对估算精度的影响,探索最优树冠覆盖率估算方法,为准确掌握冬奥核心区树冠覆盖率信息提供技术支持,促进森林可持续性经营管理。【方法】利用冬奥核心区67块样地机载激光雷达数据和单木检尺数据,采用线性回归拟合树冠覆盖率实测值和估算值,以决定系数(R^(2))和均方根误差(RMSE)为评价指标,比较基于归一化点云分类信息、归一化点云首次回波和冠层高度模型3种算法的树冠覆盖率估算精度,分析样地树冠覆盖率、激光点云密度与树冠覆盖率估算误差的关联性,以及冠层高度模型栅格分辨率对树冠覆盖率估算方法稳定性的影响。【结果】1)基于归一化点云分类信息算法的树冠覆盖率估算精度最高(R^(2)=0.790 1,RMSE=0.124 3),估算误差最低,平均高估1.17%,其次为基于冠层高度模型算法(R^(2)=0.763 8,RMSE=0.134 9),基于归一化点云首次回波算法的树冠覆盖率估算精度最低(R^(2)=0.758 2,RMSE=0.149 1);2)树冠覆盖率与估算误差间无明显相关性,3种算法在树冠覆盖率小于0.4的样地中普遍出现低估现象,在树冠覆盖率0.4~0.8的样地中高估与低估现象相近,在树冠覆盖率大于0.8的样地中普遍出现高估现象;激光点云密度与估算误差间也无相关性,激光点云密度增大并未提高树冠覆盖率估算精度;3)基于冠层高度模型算法稳定性最高,10种栅格分辨率估算的树冠覆盖率无明显差异,R^(2)介于0.755 1~0.762 2之间,RMSE介于0.150 7~0.153 9之间;适用于冬奥核心区树冠覆盖率估算的最佳冠层高度模型栅格分辨率为0.8 m×0.8 m。【结论】通过对冬奥核心区67块样地进行树冠覆盖率估算,体现出基于归一化点云分类信息、归一化点云首次回波和冠层高度模型3种算法的适宜性,基于归一化点云分类信息算法的树冠覆盖率估算精度最高;结合样地树冠覆盖率、激光点云密度和冠层高度模型栅格分辨率综合分析3种算法的优劣性,可为大范围森林树冠覆盖率调查提供技术支持。 展开更多

关键词 激光雷达 树冠覆盖率 冬奥 归一化点云 首次回波 冠层高度模型

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基于无人机影像的高郁闭度马尾松林蓄积量估算方法研究 被引量：1

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作者 骆耀培 李和平 +5 位作者 杨广斌 岑刚 李蔓 曹乾洋 王仁儒 陈盼芳 《林草资源研究》 北大核心 2024年第2期68-79,共12页

为降低传统野外调查成本,提高高郁闭度森林资源调查效率,以多光谱无人机影像结合实地样地调查数据为源数据,以马尾松纯林为研究对象,采用冠层高度模型(CHM)及多光谱影像6种植被指数构建模型,估算研究区林分蓄积量。结果表明:1)高分辨率... 为降低传统野外调查成本,提高高郁闭度森林资源调查效率,以多光谱无人机影像结合实地样地调查数据为源数据,以马尾松纯林为研究对象,采用冠层高度模型(CHM)及多光谱影像6种植被指数构建模型,估算研究区林分蓄积量。结果表明:1)高分辨率数字高程模型的辅助能够有效弥补无人机影像在茂密森林无法提取地面点的缺陷,可提高CHM构建的精度,实现在茂密森林树高的准确提取;2)采用CHM提取研究区单木树高并估算蓄积量时,样地内共提取马尾松292株,提取的平均树高为18.77 m,小班区域内共提取马尾松18 120株,提取的平均树高为17.02 m,实测平均树高为18.17 m,平均树高提取效果较好,估算蓄积量为7 466.74 m3,实测蓄积量为9 024.40 m3,蓄积量估算精度为82.90%;3)植被指数模型的RMSE为0.39,R2为0.84,模型精度较高,蓄积量估算为8 620.30 m3,估算精度为96.26%。通过借助无人机遥感技术,两种蓄积量估算方法均能在高郁闭度森林中实现蓄积量的快速估算,其中通过多光谱数据提取植被指数构建模型估算蓄积量的效果更佳,这为进一步推广无人机影像在高郁闭度森林资源调查中的应用提供了有力的科学依据。 展开更多

关键词 无人机影像 高郁闭度 马尾松 冠层高度模型 植被指数 蓄积量

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基于Landsat 8 OLI和资源3号立体像对数据的桉树森林蓄积量估测 被引量：2

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作者 张方圆 吴胜义 +1 位作者 乔海亮 许舟 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期93-101,共9页

【目的】探索Landsat8 OLI数据和立体数据在估算桉树森林蓄积量(forest stock volume,FSV)中的潜力,并且准确地估计桉树的FSV。【方法】以3幅Landsat8 OLI图像和资源3号立体数据为遥感数据源,并且结合少量地面调查数据实现了桉树FSV的... 【目的】探索Landsat8 OLI数据和立体数据在估算桉树森林蓄积量(forest stock volume,FSV)中的潜力,并且准确地估计桉树的FSV。【方法】以3幅Landsat8 OLI图像和资源3号立体数据为遥感数据源,并且结合少量地面调查数据实现了桉树FSV的遥感估计。研究中提取了三类遥感特征用于估计桉树FSV:第一类是包括植被指数和单波段反射率在内的光谱特征;第二类是基于Landsat 8 OLI图像的单波段提取的8种纹理特征;第三类是基于资源3号立体像对数据和开源的数字高程模型(digital elevation model,DEM)提取的冠层高度模型(canopy height model,CHM)。利用Boruta算法对三类遥感特征进行提取,之后建立了随机森林(random forest,RF)、K-最近邻(K-nearest neighbor,KNN)和支持向量机(support vector machine,SVM)3种机器学习模型以及传统的多源线性回归模型(multiple linear regression,MLR),并以决定系数(R2)、均方根误差(root mean square error,RMSE)和相对均方根误差(relative root mean square error,rRMSE)作为评价指标对模型结果进行评估。【结果】基于ZY-3立体像对数据和开源的DEM数据提取的CHM与桉树的FSV具有很强的相关性,Pearson相关系数达到了0.71。仅仅利用基于Landsat 8 OLI图像提取的光谱和纹理特征难以准确2地估计桉树的FSV,估测模型的R为0.29~0.38,rRMSE为35.65%~43.30%,存在严重的数据饱和问题。2当变量集中加入CHM后,模型的估测精度明显提高,R达到了0.64~0.66,rRMSE为25.74%~26.41%。【结论】使用Landsat 8 OLI数据估算桉树FSV时存在严重的数据饱和问题,并且使用空间分辨率为30 m的纹理特征难以有效地改善森林蓄积量的估计精度。利用资源3号立体像对数据和开源的DEM数据可以提取较为准确的CHM,并且所提取的CHM可以解决改善光学数据的饱和问题,从而提高桉树FSV的估计精度。 展开更多

关键词 森林蓄积量 Landsat 8 OLI 立体像对 冠层高度模型 遥感建模

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CHM与DSM相结合的无人机激光雷达单木分割 被引量：1

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作者 胡中洋 陕亮 +2 位作者 陈翔宇 余坤勇 刘健 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期14-24,共11页

【目的】提出一种冠层高度模型(CHM)与数字表面模型(DSM)相结合的单木分割方法,以解决无人机激光雷达提取地形坡度较大区域CHM时因树冠形变导致单木分割精度降低的问题。【方法】利用无人机激光雷达数据,在福建省顺昌县洋口林场地形起... 【目的】提出一种冠层高度模型(CHM)与数字表面模型(DSM)相结合的单木分割方法,以解决无人机激光雷达提取地形坡度较大区域CHM时因树冠形变导致单木分割精度降低的问题。【方法】利用无人机激光雷达数据,在福建省顺昌县洋口林场地形起伏较大的中、高郁闭度杉木人工林中选择中龄林和幼龄林各3块标准地,结合地面实测数据和目视解译方法,对CHM与DSM相结合(优化方法)的4种窗口的局部最大值法的树顶点探测和极值标记的分水岭算法的单木分割进行精度评价,并与仅基于CHM的传统方法的树顶点探测和单木分割进行对比分析。【结果】树顶点探测方面,随着窗口增大,每块样地探测的单木总数量和探测百分比均呈下降趋势;中龄林3块样地的最佳窗口为0.3 m,幼龄林3块样地的最佳窗口为0.2 m,此时6块样地1∶1对应关系的单木数量和生产者精度均最大;在相应最佳窗口条件下,仅基于CHM的局部最大值法因树冠形变存在容易产生单木多树顶点探测现象,传统方法的单木探测百分比高于优化方法,但传统方法的树顶点探测精度低于优化方法。幼龄林的树顶点探测精度高于中龄林,这是因为幼龄林样地冠幅和单木相邻距离更一致,更适应固定窗口的局部最大值法。单木分割方面,优化方法的单木分割精度高于传统方法,幼龄林的单木分割精度高于中龄林。【结论】局部最大值法的树顶点探测和分水岭算法的单木分割直接数据源为DSM,是树冠表面真实起伏状况的反映,没有树冠形变,研究结果为更真实的树顶点和单木树冠边界。CHM与DSM相结合的单木分割方法在中、高郁闭度杉木人工中、幼林中分割精度较高(6块样地探测率r均大于88%,准确率p均大于92%,F得分均大于91%),将该方法集成在ArcGIS模型构建器中,可为精准化、自动化、集成化的无人机激光雷达单木分割应用提供可能。 展开更多

关键词 激光雷达 单木分割 分水岭算法 冠层高度模型 数字表面模型

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基于激光雷达数据的树高自动化提取研究

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作者 邱世平 韦明新 +1 位作者 梁艳芬 尹梁波 《宁夏农林科技》 2024年第9期78-82,共5页

树高是林业资源调查中的重要参数之一,传统的树高参数提取复杂、自动化程度低。因此,提出基于激光雷达数据,结合ArcGIS engine平台,实现树高的自动化提取。通过对外业采集的林木激光雷达点云数据进行预处理、点云滤波分类操作,得到精细... 树高是林业资源调查中的重要参数之一,传统的树高参数提取复杂、自动化程度低。因此,提出基于激光雷达数据,结合ArcGIS engine平台,实现树高的自动化提取。通过对外业采集的林木激光雷达点云数据进行预处理、点云滤波分类操作,得到精细化处理后的数字高程模型,然后基于ArcGIS engine平台,设计树高自动化提取程序,通过导入滤波后的高精度数字高程模型和数字表面模型,自动计算出树高模型,并结合实测树高数据,在程序平台上进行对比分析。结果表明,本方法提取的树高值与实测值之间残差小、决定系数大、相关性强。 展开更多

关键词 激光雷达 滤波 树高 冠层高度模型

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基于机载LiDAR数据的林分平均高及郁闭度反演 被引量：28

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作者 穆喜云 张秋良 +2 位作者 刘清旺 庞勇 胡凯龙 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期84-89,共6页

以内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站为研究区,通过2012年8月至9月获取的机载激光雷达数据与地面同步调查样地数据,构建林分平均高反演模型和林分内郁闭度反演模型。结果表明:混交林、阔叶林和针叶林的林分平均高估测... 以内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站为研究区,通过2012年8月至9月获取的机载激光雷达数据与地面同步调查样地数据,构建林分平均高反演模型和林分内郁闭度反演模型。结果表明:混交林、阔叶林和针叶林的林分平均高估测精度依次为95.66%、94.11%和90.71%,林分郁闭度估测精度依次为92.73%、56.62%和85.19%。不同森林类型的林分平均高与郁闭度反演精度存在显著性差异。 展开更多

关键词 激光雷达 点云 树高 郁闭度 冠层高度模型 反演

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基于无人机三维点云的玉米植株自动计数研究 被引量：7

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作者 姜友谊 张成健 +3 位作者 韩少宇 杨小冬 杨贵军 杨浩 《浙江农业学报》 CSCD 北大核心 2022年第9期2032-2042,共11页

植株计数是农民、育种专家等在整个作物生长季评估作物生长状况和管理实践的最常用方法之一,可用来进行合理的田间规划以及管理。针对高密度种植试验区高通量获取玉米自动株数方法匮乏的问题,本研究利用无人机遥感平台,获取田间314个不... 植株计数是农民、育种专家等在整个作物生长季评估作物生长状况和管理实践的最常用方法之一,可用来进行合理的田间规划以及管理。针对高密度种植试验区高通量获取玉米自动株数方法匮乏的问题,本研究利用无人机遥感平台,获取田间314个不同基因型的玉米高密度育种小区的数码影像和激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)点云数据,发展了一种结合玉米三维空间信息的固定窗口局部最大值算法,实现了高密度玉米育种小区成株数的自动检测,并对比了基于此两种不同数据源的检测精度。该方法以冠层高度模型(canopy height model,CHM)中包含的株高信息为基础,以玉米种植株距为固定窗口进行单株玉米种子点检测,并将检测到的种子点与目视解译的玉米位置进行空间匹配来进行精度的评估。结果表明,基于无人机数码影像构建3种空间分辨率CHM的综合检测精度分别为81.30%、83.11%和78.93%;基于无人机LiDAR的综合精度分别为82.33%、88.66%和81.46%;基于两种数据源构建的CHM,均在空间分辨率为0.05 m时,获得最佳的检测精度。此外,当空间分辨率相同时,LiDAR数据检测精度略优于无人机数码影像,无人机数码传感器由于其成本低、易于操作等优势,在大面积、高密度育种小区的玉米高通量单株检测中表现出更大的潜力。本研究实现了对密植玉米育种试验区玉米株数的自动计数,为表型筛选、田间管理和精准估产等提供依据。 展开更多

关键词 自动计数 无人机 高通量 局部最大值 冠层高度模型 大田育种

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近地机载激光雷达棉花LAI提取方法研究 被引量：1

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作者 陈洪 韩峰 +2 位作者 赵庆展 刘伟 张天毅 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2017年第6期1256-1263,共8页

棉花叶面积指数(LAI)是描述其长势的重要指标,准确获取冠层结构参数是叶面积指数反演的必要条件。以Scout B-100油动单旋翼无人机为飞行平台,搭载RIEGL VUX-1激光雷达,精确获取棉花高密度点云数据,得到研究区棉田数字表面模型(DSM)和数... 棉花叶面积指数(LAI)是描述其长势的重要指标,准确获取冠层结构参数是叶面积指数反演的必要条件。以Scout B-100油动单旋翼无人机为飞行平台,搭载RIEGL VUX-1激光雷达,精确获取棉花高密度点云数据,得到研究区棉田数字表面模型(DSM)和数字高程模型(DEM),通过差值运算获得其冠层高度模型(CHM),进而提取有效的冠层结构参数。利用相关性分析法选取相关系数大于0.2的激光穿透力指数(LPI)、回波点云密度(D)、孔隙率(f_(gap))、归一化高程值(V_(nDSM))构建棉花LAI反演模型,并与实测叶面积指数进行精度验证与评价。实验结果表明:模型估算的LAI与实测LAI之间的决定系数为0.824,均方根误差为0.072,验证了模型的可靠性。 展开更多

关键词 机载激光雷达 冠层高度模型 棉花 叶面积指数

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高精度DEM支持下的多时期航片杉木人工林树高生长监测 被引量：6

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作者 夏永杰 庞勇 +3 位作者 刘鲁霞 陈博伟 董斌 黄庆丰 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期108-121,共14页

【目的】集成多时期航片数据和由机载激光雷达数据获取的密集林区数字高程模型,估测多时期杉木人工林冠层高度,并对其生长情况进行定量监测,为多时期航片监测森林生长趋势和评价林地生产力提供可能。【方法】首先基于分类后的激光雷达... 【目的】集成多时期航片数据和由机载激光雷达数据获取的密集林区数字高程模型,估测多时期杉木人工林冠层高度,并对其生长情况进行定量监测,为多时期航片监测森林生长趋势和评价林地生产力提供可能。【方法】首先基于分类后的激光雷达点云数据获得林下高精度数字高程模型和森林数字表面模型,利用航片数据构建立体像对,通过自动立体匹配算法生成森林冠层的摄影测量数字表面模型,然后借助数字高程模型将2种数字表面模型进行高度归一化,提取研究区多时期森林冠层高度。利用1996、2004年历史航片和2014年数字航片以及激光雷达数据,构建18年内皖南杉木人工林3期森林冠层高度,并对其精度进行分析。【结果】1)由2014年数字航片和激光雷达数据获取的森林冠层高度的R^2为0. 52,RMSE为1. 79 m; 2)由2014年数字航片处理得到的森林冠层高度与对应样地实测上层木的平均高验证精度较高,平均绝对误差1. 59 m,平均相对误差15%,最大绝对误差3. 45 m,最大相对误差30. 80%,测量精度85. 00%; 3)由1996、2004、2014年航片得到3期杉木人工林冠层高度,其增长趋势与树高生长曲线预测趋势一致。【结论】在多山复杂地形条件下,利用航片可准确定量反映山脊向阳面的森林冠层高度变化,但对于山谷阴影处,则会出现冠层高度被低估情况,利用多期航片结合高精度DEM数据可定量反映上层木的冠层高度变化。 展开更多

关键词 历史航片 密集匹配 激光雷达 数字高程模型 数字表面模型 冠层高度模型 生长监测

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基于TanDEM-X数据的林分平均高反演方法研究 被引量：3

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作者 蔡耀通 林辉 +2 位作者 孙华 张猛 龙江平 《西南林业大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2019年第5期110-117,共8页

以TanDEM-X/TerraSAR-X HH单极化干涉对和GF-2遥感数据为基础,提出结合极化干涉与混合像元分解技术的改进差分法来反演林分平均高,并利用外业数据进行精度验证。结果表明:以植被丰度校正冠层高度模型,林分平均高的估测精度和R^2值得到... 以TanDEM-X/TerraSAR-X HH单极化干涉对和GF-2遥感数据为基础,提出结合极化干涉与混合像元分解技术的改进差分法来反演林分平均高,并利用外业数据进行精度验证。结果表明:以植被丰度校正冠层高度模型,林分平均高的估测精度和R^2值得到大幅提高,均方根误差也随之降低。因此,本研究提出的方法能有效降低林分低郁闭度产生的混合像元作用对林分平均高反演的影响,提高林分平均高的反演精度。 展开更多

关键词 TanDEM-X 冠层高度模型 DSM-DEM差分法 混合像元分解 林分平均高

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基于无人机激光雷达的天然林林隙识别 被引量：1

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作者 齐志勇 李世明 +2 位作者 岳巍 刘清旺 李増元 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期44-53,共10页

【目的】自然干扰引起的森林冠层林隙是天然林更新动态的主要驱动力,林隙的分布、形状和范围可以影响光照和土壤水分等生态因子。林隙的识别和特征描述对于理解森林的动态变化有着重要的意义。【方法】以云南省普洱太阳河保护区无人机... 【目的】自然干扰引起的森林冠层林隙是天然林更新动态的主要驱动力,林隙的分布、形状和范围可以影响光照和土壤水分等生态因子。林隙的识别和特征描述对于理解森林的动态变化有着重要的意义。【方法】以云南省普洱太阳河保护区无人机飞行区域为研究区,根据无人机激光雷达点云数据提取冠层高度模型;然后使用固定阈值法、相对高度阈值法和面向对象分类法对冠层高度模型数据进行林隙识别,通过图像目视解释获得独立验证样本进行精度评估;最后精度选取最优方法提取的林隙描述其空间特征。【结果】固定阈值法的总体精度为92.00%,高于相对高度阈值法(66.00%)和面向对象分类法(88.00%)。研究区内林隙主要以中小林隙为主,干扰事件较少;研究区林隙的形状指数均值为1.97,多为形状指数较小、边缘效应不太明显的林隙,并且林隙的空间分布为聚集分布。【结论】利用无人机激光雷达数据和固定阈值法可以准确绘制出小范围亚热带天然林的林隙空间分布特征。 展开更多

关键词 无人机 激光雷达 冠层高度模型 林隙 固定阈值 空间特征

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应用无人机可见光数据对胡杨林群落单木信息的提取 被引量：1

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作者 张文奇 李丹 +1 位作者 师庆东 郭玉川 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期57-64,共8页

为探究无人机可见光数据获取落叶阔叶林单木信息的可行性,以达里雅布依绿洲的胡杨林为研究对象,无人机数据衍生的冠层高度模型(CHM)为数据源,采用“自适应窗口最大值算法”与“冠层最大值模型”相结合的方法识别单株树木,提取胡杨的高... 为探究无人机可见光数据获取落叶阔叶林单木信息的可行性,以达里雅布依绿洲的胡杨林为研究对象,无人机数据衍生的冠层高度模型(CHM)为数据源,采用“自适应窗口最大值算法”与“冠层最大值模型”相结合的方法识别单株树木,提取胡杨的高度信息并用Clark-Evans最近邻体分析方法计算胡杨空间分布格局。结果表明:(1)自适应窗口最大值算法下的单木识别结果准确率在80%左右,查全率在90%左右,探测率在93%~131%,探测点与实测点的偏差均值在0.82~0.35 m;(2)无人机树高估测值与实测值有较高的相关关系,决定系数(R^(2))0.76~0.83,均方根误差为0.54~1.02 m;(3)实测所有样地的胡杨分布格局均为随机分布,而无人机测量结果为3号样地呈均匀分布,其余样地与实测结果一致。本试验为监测大面积胡杨林资源提供了一种更快的地面调查方法,同时保持数据的准确性,也为可重复、低成本的无人机森林调查提供了可能性。 展开更多

关键词 无人机 胡杨 冠层高度模型 自适应窗口最大值

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