多(duō)源合一新型傳感器激光(guāng)雷達VQ-1560i在林(lín)業上的(de)應用(yòng)

森林(lín)資源具有分(fēn)布範圍廣，種類豐富，垂直結構複雜(zá)且易受動态變化(huà)，受幹擾性強等特征，通(tōng)過一些測繪技術能對(duì)森林(lín)參數測定，但由于森林(lín)資源的(de)特性不能滿足多(duō)源數據的(de)同步獲取：

1.分(fēn)布範圍廣：成像遙感技術

2.垂直結構複雜(zá)：Lidar/SAR/攝影(yǐng)測量

3.種類豐富：高(gāo)光(guāng)譜

4.動态變化(huà)/幹擾：熱(rè)紅外、高(gāo)光(guāng)譜、多(duō)時(shí)相

因此，基于森林(lín)資源觀測的(de)需求，現代林(lín)業數據獲取就需要多(duō)源數據同步獲取的(de)技術。

那麽，如何實現多(duō)源數據同步獲取？

新型傳感器激光(guāng)雷達測量系統VQ-1560i能一次性快(kuài)速獲取點雲、多(duō)光(guāng)譜、高(gāo)光(guāng)譜數據。激光(guāng)雷達測量系統VQ-1560i是一台典型的(de)多(duō)源合一新型傳感器，雙通(tōng)道全波形處理(lǐ)機載激光(guāng)雷達測圖系統，具有：

① 真彩色相機鏡頭；

② 高(gāo)光(guāng)譜傳感器鏡頭;

③ 激光(guāng)器

系統集成了(le)高(gāo)精度波形激光(guāng)雷達、高(gāo)分(fēn)辨率航空數碼相機、 高(gāo)光(guāng)譜成像裝置和(hé)高(gāo)精度的(de)導航及姿态測量系統，通(tōng)過這(zhè)些設備的(de)有機集成，實現對(duì)被測量樹木(mù)的(de)光(guāng)譜和(hé)三維空間屬性信息的(de)高(gāo)效測量。

新型傳感器激光(guāng)雷達測量系統VQ-1560i一次性快(kuài)速獲取點雲、多(duō)光(guāng)譜、高(gāo)光(guāng)譜數據：

① 高(gāo)精度的(de)飛(fēi)行姿态數據

② 機載激光(guāng)雷達波形數據

③ 高(gāo)分(fēn)辨率航空數碼影(yǐng)像

④ 高(gāo)光(guāng)譜成像儀獲取光(guāng)譜數據

激光(guāng)雷達點雲數據可(kě)以實現的(de)目的(de)：

1.識别樹冠頂點、樹冠邊界、位置等屬性，

2.生成冠層高(gāo)度模型（CHM),識别單木(mù)特征，

3.直接計算(suàn)高(gāo)度分(fēn)位數、回波指數等點雲特征量，

4.估測森林(lín)結構參數。

5.統計計算(suàn)樹冠高(gāo)度變量、密度變量、強度變量、郁閉度、葉面積指數和(hé)間隙率

6.快(kuài)速反演生物(wù)量，森林(lín)蓄積量，森林(lín)覆蓋率；

7.通(tōng)過疏密程度以及不同樹齡樹木(mù)的(de)情況、推算(suàn)不同樹種數量；

8.獲取森林(lín)地面DEM,實現森林(lín)結構參數自動提取以及三維場(chǎng)景重建，用(yòng)于林(lín)業的(de)監控與管理(lǐ)

9.……

機載激光(guāng)雷達數據在林(lín)業的(de)優勢

激光(guāng)雷達（LiDAR)系統作爲一種主動遙感技術，在對(duì)地物(wù)觀測尤其是探測地物(wù)高(gāo)度方面具有其他(tā)遙感手段不可(kě)比拟的(de)優勢。機載激光(guāng)雷達測量系統VQ-1560i數字化(huà)全波形記錄雷達，可(kě)以将冠層最高(gāo)點與地面之間往返的(de)激光(guāng)脈沖信号數字化(huà)，完整記錄激光(guāng)脈沖初次和(hé)末次返程信号之間的(de)不定時(shí)振幅，從而獲得(de)與冠層垂直結構相關的(de)波形。

全波形激光(guāng)雷達能夠很好的(de)定義冠層的(de)下(xià)邊緣 (包括一部分(fēn)林(lín)下(xià)冠層和(hé)立木(mù)中層），可(kě)以計算(suàn)生活冠層的(de)蓄積量，從而對(duì)林(lín)業生态進行評估。

機載激光(guāng)雷達數據可(kě)實現單木(mù)激光(guāng)雷達點雲剖面，将密集林(lín)木(mù)實現點雲分(fēn)類爲地面、灌木(mù)、樹木(mù)。

再通(tōng)過高(gāo)程渲染原始Lidar點雲數據，回波次數渲染的(de)原始Lidar點雲數據,反射強度渲染的(de)原始Lidar點雲數據，分(fēn)類後的(de)Lidar點雲數據，能夠快(kuài)速統計待砍伐樹木(mù)的(de)樹高(gāo)，冠幅，計算(suàn)林(lín)木(mù)的(de)砍伐量。

高(gāo)程渲染原始Lidar點雲數據

回波次數渲染的(de)原始Lidar點雲數據

反射強度渲染的(de)原始Lidar點雲數據

分(fēn)類後的(de)Lidar點雲數據

激光(guāng)雷達單木(mù)邊界探測實現林(lín)木(mù)頂冠的(de)探測，通(tōng)過對(duì)單木(mù)樹冠分(fēn)割。

激光(guāng)雷達單木(mù)邊界探測實現林(lín)木(mù)頂冠的(de)探測，對(duì)單木(mù)樹冠分(fēn)割。通(tōng)過激光(guāng)雷達數據進行單木(mù)分(fēn)割的(de)方法可(kě)分(fēn)爲兩種：一種是激光(guāng)雷達點雲數據生成栅格表面模型，在此基礎上進行單木(mù)分(fēn)割。二是利用(yòng)歸一化(huà)後的(de)Lidar點雲數據，根據點雲之間的(de)空間結構關系和(hé)屬性信息等進行聚類，直接進行單木(mù)分(fēn)割。

多(duō)源數據融合後可(kě)以實現快(kuài)速自動實景真三維森林(lín)場(chǎng)景生成。

飛(fēi)燕航空遙感公司黃(huáng)山區(qū)激光(guāng)雷達航攝影(yǐng)像圖

高(gāo)光(guāng)譜成像在林(lín)業中的(de)作用(yòng)和(hé)應用(yòng)

高(gāo)光(guāng)譜遙感能夠有效探測和(hé)精細識别觀測目标的(de)光(guāng)譜特性，高(gāo)光(guāng)譜遙感的(de)超多(duō)波段和(hé)高(gāo)分(fēn)辨率使其可(kě)用(yòng)于探測植被的(de)精細光(guāng)譜信息(特别是植被各種生化(huà)組分(fēn)的(de)吸收光(guāng)譜信息)，反演植被各生化(huà)組分(fēn)的(de)含量，監測植被的(de)生長(cháng)狀況等。

光(guāng)譜反射特性

不同性質的(de)地物(wù)，或相同屬性的(de)地物(wù)在其成份、顔色、表面結構、含水(shuǐ)性（率）等不同時(shí)，其反射光(guāng)譜特性也(yě)不同，構成反射光(guāng)譜曲線的(de)差異。遙感探測即是根據獲取和(hé)記錄不同地物(wù)不同波段的(de)反射電磁波信息，通(tōng)過分(fēn)析其差異性，來(lái)識别地物(wù)屬性的(de)。

植物(wù)光(guāng)譜可(kě)以表達的(de)特性因素有：

1.季節的(de)變化(huà)

2.植物(wù)健康狀況

3.水(shuǐ)分(fēn)和(hé)營養條件的(de)變化(huà)

4.植被種類

5.病蟲害情況

高(gāo)光(guāng)譜成像技術——植物(wù)光(guāng)譜特性

影(yǐng)像植物(wù)反射率的(de)主要因素包括葉綠素、細胞結構和(hé)含水(shuǐ)量等。 

高(gāo)光(guāng)譜成像技術下(xià)光(guāng)譜與健康狀況的(de)關系

植物(wù)含水(shuǐ)量的(de)變化(huà)對(duì)光(guāng)譜反射的(de)影(yǐng)響與水(shuǐ)的(de)吸收帶相同，當植物(wù)含水(shuǐ)量高(gāo)時(shí)在水(shuǐ)的(de)吸收帶反射明(míng)顯降低，否則含水(shuǐ)量增大(dà)。

高(gāo)光(guāng)譜影(yǐng)像數據實現對(duì)樹種的(de)識别

高(gāo)光(guāng)譜影(yǐng)像蘊含著(zhe)近乎連續的(de)地物(wù)光(guāng)譜信息，能夠準确探測到具有細微光(guāng)譜差異的(de)各種地物(wù)類型，同時(shí)具有“譜像合一”波段多(duō)、數據量大(dà)的(de)特點，使樹種識别精度從源數據上得(de)到提高(gāo)。

高(gāo)光(guāng)譜是光(guāng)學被動遙感數據，可(kě)獲得(de)冠層水(shuǐ)平信息，因其具有較高(gāo)的(de)光(guāng)譜分(fēn)辨率，增強了(le)地物(wù)目标的(de)屬性信息探測能力，并能夠的(de)較小的(de)空間尺度上觀察地表的(de)細節變化(huà)。而Lidar數據是主動遙感數據，可(kě)直接獲得(de)單株木(mù)的(de)位置、樹高(gāo)和(hé)冠幅這(zhè)三個(gè)垂直結構參數以及強度信息。兩者基于像元級融合，形成優勢互補，在分(fēn)類精度上有著(zhe)極大(dà)的(de)提高(gāo)。

綜合以上優勢及特點，多(duō)源合一新型傳感器激光(guāng)雷達測量系統VQ-1560i對(duì)林(lín)業多(duō)源數據同步獲取，助力林(lín)業智慧化(huà)管理(lǐ)。

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