考虑目标光谱差异的机载离散激光雷达叶面积指数反演

田罗; 屈永华; Korhonen Lauri; Korpela Ilkka; Heiskanen Janne

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考虑目标光谱差异的机载离散激光雷达叶面积指数反演

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利用间隙率模型反演LAI (Leaf Area Index),需要同时获取冠层间隙率和消光系数,后者与冠层叶倾角分布有关.基于点云数量构建激光雷达穿透指数LPI (LiDAR Penetration Index),用以代替冠层间隙率GF (Gap Fraction),并利用间隙率模型反演冠层LAI是利用LiDAR PCD (LiDAR Point Cloud Data)数据反演冠层LAI主要思路.冠层和背景的光谱差异是影响PCD数据中冠层和背景点云数量的重要因素,因此从LPI到GF的校正需要获取背景和冠层的后向散射系数比(μ=ρg/ρv).本文基于PCD数据中点云强度进行μ值获取,用以实现LPI到GF的校正;在假设区域内叶倾角满足椭球形叶倾角分布的基础上,利用样地尺度下的多角度GF,采用有约束的非线性最优化方法获取椭球形叶倾角分布参数x,实现冠层消光系数的获取;最后利用间隙率模型实现基于PCD数据的LAI反演.本文探讨了基于PCD数据进行冠层LAI反演时,样地尺度Rxy_Tile、样方尺度Rxy_Plot以及进行背景和冠层分割的高度阈值H,对模型的影响.结果显示,由于区域内地衣植被广泛覆盖,基于点云强度的μ值接近1,符合区域特点;经过μ值校正后的GF对冠层间隙率具有较好的反映能力(R2=0.78, RMSE = 0.09);对于优势种明显的区域,基于样地尺度内多角度GF的x值反演受样地内冠间大间隙的影响,选择合适的样地尺度能够减小LAI反演过程中的系统性误差;结合地面参考数据,确定的最优Rxy_Tile、Rxy_Plot和H1分别为950m、10m和2.6 m,在此基础上反演的LAI与地面测量数据具有高度的一致性(R2 =0.84, RMSE = 0.51);与Rxy_Plot相比,基于间隙率模型的LAI反演对H1的选择更为敏感.

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来源
《遥感学报》 |2020年第12期|1450-1463|共14页
作者
田罗; 屈永华; Korhonen Lauri; Korpela Ilkka; Heiskanen Janne;
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作者单位

北京师范大学遥感科学国家重点实验室北京 100875;

北京师范大学地理科学学部遥感与工程研究院北京市陆表遥感数据产品工程技术研究中心北京 100875;

北京师范大学遥感科学国家重点实验室北京 100875;

北京师范大学地理科学学部遥感与工程研究院北京市陆表遥感数据产品工程技术研究中心北京 100875;

东芬兰大学森林科学学院东芬兰 70210;

赫尔辛基大学地理科学学部赫尔辛基 00100;

赫尔辛基大学大气与地球系统研究所赫尔辛基 00100;

赫尔辛基大学地理科学学部赫尔辛基 00100;

赫尔辛基大学大气与地球系统研究所赫尔辛基 00100;

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正文语种 chi
中图分类
关键词
遥感; 叶面积指数; LiDAR; 间隙率; 消光系数; 目标光谱特性;

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