森林資源具有分布范圍廣，種類豐富，垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜且易受動(dòng)態(tài)變化，受干擾性強(qiáng)等特征，通過一些測繪技術(shù)能對(duì)森林參數(shù)測定，但由于森林資源的特性不能滿足多源數(shù)據(jù)的同步獲取：

1.分布范圍廣：成像遙感技術(shù)

2.垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜：Lidar/SAR/攝影測量

3.種類豐富：高光譜

4.動(dòng)態(tài)變化/干擾：熱紅外、高光譜、多時(shí)相

因此，基于森林資源觀測的需求，現(xiàn)代林業(yè)數(shù)據(jù)獲取就需要多源數(shù)據(jù)同步獲取的技術(shù)。

那么，如何實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)同步獲取？

新型傳感器激光雷達(dá)測量系統(tǒng)VQ-1560i能一次性快速獲取點(diǎn)云、多光譜、高光譜數(shù)據(jù)。激光雷達(dá)測量系統(tǒng)VQ-1560i是一臺(tái)典型的多源合一新型傳感器，雙通道全波形處理機(jī)載激光雷達(dá)測圖系統(tǒng)，具有：

① 真彩色相機(jī)鏡頭；

② 高光譜傳感器鏡頭;

③ 激光器

系統(tǒng)集成了高精度波形激光雷達(dá)、高分辨率航空數(shù)碼相機(jī)、 高光譜成像裝置和高精度的導(dǎo)航及姿態(tài)測量系統(tǒng)，通過這些設(shè)備的有機(jī)集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測量樹木的光譜和三維空間屬性信息的高效測量。

新型傳感器激光雷達(dá)測量系統(tǒng)VQ-1560i一次性快速獲取點(diǎn)云、多光譜、高光譜數(shù)據(jù)：

① 高精度的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)

② 機(jī)載激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)

③ 高分辨率航空數(shù)碼影像

④ 高光譜成像儀獲取光譜數(shù)據(jù)

激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)的目的：

1.識(shí)別樹冠頂點(diǎn)、樹冠邊界、位置等屬性，

2.生成冠層高度模型（CHM),識(shí)別單木特征，

3.直接計(jì)算高度分位數(shù)、回波指數(shù)等點(diǎn)云特征量，

4.估測森林結(jié)構(gòu)參數(shù)。

5.統(tǒng)計(jì)計(jì)算樹冠高度變量、密度變量、強(qiáng)度變量、郁閉度、葉面積指數(shù)和間隙率

6.快速反演生物量，森林蓄積量，森林覆蓋率；

7.通過疏密程度以及不同樹齡樹木的情況、推算不同樹種數(shù)量；

8.獲取森林地面DEM,實(shí)現(xiàn)森林結(jié)構(gòu)參數(shù)自動(dòng)提取以及三維場景重建，用于林業(yè)的監(jiān)控與管理

9.……

機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)在林業(yè)的優(yōu)勢

激光雷達(dá)（LiDAR)系統(tǒng)作為一種主動(dòng)遙感技術(shù)，在對(duì)地物觀測尤其是探測地物高度方面具有其他遙感手段不可比擬的優(yōu)勢。機(jī)載激光雷達(dá)測量系統(tǒng)VQ-1560i數(shù)字化全波形記錄雷達(dá)，可以將冠層最高點(diǎn)與地面之間往返的激光脈沖信號(hào)數(shù)字化，完整記錄激光脈沖初次和末次返程信號(hào)之間的不定時(shí)振幅，從而獲得與冠層垂直結(jié)構(gòu)相關(guān)的波形。

全波形激光雷達(dá)能夠很好的定義冠層的下邊緣 (包括一部分林下冠層和立木中層），可以計(jì)算生活冠層的蓄積量，從而對(duì)林業(yè)生態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)單木激光雷達(dá)點(diǎn)云剖面，將密集林木實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云分類為地面、灌木、樹木。

再通過高程渲染原始Lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)，回波次數(shù)渲染的原始Lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù),反射強(qiáng)度渲染的原始Lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)，分類后的Lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)，能夠快速統(tǒng)計(jì)待砍伐樹木的樹高，冠幅，計(jì)算林木的砍伐量。

高程渲染原始Lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)

回波次數(shù)渲染的原始Lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)

反射強(qiáng)度渲染的原始Lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)

分類后的Lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)

激光雷達(dá)單木邊界探測實(shí)現(xiàn)林木頂冠的探測，通過對(duì)單木樹冠分割。

激光雷達(dá)單木邊界探測實(shí)現(xiàn)林木頂冠的探測，對(duì)單木樹冠分割。通過激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行單木分割的方法可分為兩種：一種是激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成柵格表面模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行單木分割。二是利用歸一化后的Lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)點(diǎn)云之間的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系和屬性信息等進(jìn)行聚類，直接進(jìn)行單木分割。

多源數(shù)據(jù)融合后可以實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)實(shí)景真三維森林場景生成。

飛燕航空遙感公司黃山區(qū)激光雷達(dá)航攝影像圖

高光譜成像在林業(yè)中的作用和應(yīng)用

高光譜遙感能夠有效探測和精細(xì)識(shí)別觀測目標(biāo)的光譜特性，高光譜遙感的超多波段和高分辨率使其可用于探測植被的精細(xì)光譜信息(特別是植被各種生化組分的吸收光譜信息)，反演植被各生化組分的含量，監(jiān)測植被的生長狀況等。

光譜反射特性

不同性質(zhì)的地物，或相同屬性的地物在其成份、顏色、表面結(jié)構(gòu)、含水性（率）等不同時(shí)，其反射光譜特性也不同，構(gòu)成反射光譜曲線的差異。遙感探測即是根據(jù)獲取和記錄不同地物不同波段的反射電磁波信息，通過分析其差異性，來識(shí)別地物屬性的。

植物光譜可以表達(dá)的特性因素有：

1.季節(jié)的變化

2.植物健康狀況

3.水分和營養(yǎng)條件的變化

4.植被種類

5.病蟲害情況

高光譜成像技術(shù)——植物光譜特性

影像植物反射率的主要因素包括葉綠素、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和含水量等。 

高光譜成像技術(shù)下光譜與健康狀況的關(guān)系

植物含水量的變化對(duì)光譜反射的影響與水的吸收帶相同，當(dāng)植物含水量高時(shí)在水的吸收帶反射明顯降低，否則含水量增大。

高光譜影像數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)樹種的識(shí)別

高光譜影像蘊(yùn)含著近乎連續(xù)的地物光譜信息，能夠準(zhǔn)確探測到具有細(xì)微光譜差異的各種地物類型，同時(shí)具有“譜像合一”波段多、數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，使樹種識(shí)別精度從源數(shù)據(jù)上得到提高。

高光譜是光學(xué)被動(dòng)遙感數(shù)據(jù)，可獲得冠層水平信息，因其具有較高的光譜分辨率，增強(qiáng)了地物目標(biāo)的屬性信息探測能力，并能夠的較小的空間尺度上觀察地表的細(xì)節(jié)變化。而Lidar數(shù)據(jù)是主動(dòng)遙感數(shù)據(jù)，可直接獲得單株木的位置、樹高和冠幅這三個(gè)垂直結(jié)構(gòu)參數(shù)以及強(qiáng)度信息。兩者基于像元級(jí)融合，形成優(yōu)勢互補(bǔ)，在分類精度上有著極大的提高。

綜合以上優(yōu)勢及特點(diǎn)，多源合一新型傳感器激光雷達(dá)測量系統(tǒng)VQ-1560i對(duì)林業(yè)多源數(shù)據(jù)同步獲取，助力林業(yè)智慧化管理。

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