機載激光雷達(dá)森林資源調(diào)查與監(jiān)測
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- 作者:李春干,李振,代華兵
- 出版時間:2023/6/1
- ISBN:9787030751270
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:S757.2
- 頁碼:328
- 紙張:
- 版次:31
- 開本:B5
本書是著者近年來提出并實踐的天空地一體化森林資源調(diào)查監(jiān)測新技術(shù)體系的系統(tǒng)總結(jié)。在綜述中國森林資源調(diào)查歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,主要介紹了新技術(shù)體系總體方案設(shè)計、機載激光雷達(dá)工作原理和森林參數(shù)估測的物理基礎(chǔ)、地面樣地調(diào)查和機載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取與處理、森林空間信息精細(xì)化提取和基本屬性準(zhǔn)確識別、機載激光雷達(dá)大區(qū)域森林參數(shù)估測模型、機載激光雷達(dá)森林垂直結(jié)構(gòu)分類、點云密度和樣地大小及數(shù)量對機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測精度的影響、歷史調(diào)查資料挖掘和森林自然環(huán)境與經(jīng)營管理屬性信息自動提取及新技術(shù)體系在廣西的實踐情況,基本涵蓋了新技術(shù)體系的各個方面,尤以機載激光雷達(dá)大區(qū)域森林參數(shù)估測模型和森林垂直結(jié)構(gòu)分類為重點,可為森林資源調(diào)查與監(jiān)測理論技術(shù)研究提供方法學(xué)參考。
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目錄
第1章 中國森林資源調(diào)查:歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1
1.1 中國森林資源調(diào)查隊伍的發(fā)展 1
1.2中國森林資源調(diào)查監(jiān)測技術(shù)體系構(gòu)成 2
1.3 中國森林資源調(diào)查技術(shù)的發(fā)展 3
1.3.1 目測調(diào)查 3
1.3.2 航空目測調(diào)查 4
1.3.3 以小班為基礎(chǔ)的抽樣調(diào)查 5
1.3.4 以地形圖為基礎(chǔ)的小班調(diào)查 6
1.3.5 以高分衛(wèi)星遙感圖像為基礎(chǔ)的小班調(diào)查 7
1.4 中國森林資源調(diào)查技術(shù)的最新進展 9
1.5 中國森林資源調(diào)查技術(shù)的發(fā)展趨勢 10
1.5.1 超高空間分辨率衛(wèi)星遙感影像+機載激光雷達(dá)的大區(qū)域森林資源調(diào)查應(yīng)用 10
1.5.2 低空無人機廣泛用于中小區(qū)域森林資源調(diào)查 11
1.5.3 地基和移動激光雷達(dá) 11
參考文獻(xiàn) 12
第2章 天空地一體化森林資源調(diào)查監(jiān)測新技術(shù)體系總體方案 17
2.1 調(diào)查內(nèi)容與小班調(diào)查因子設(shè)置 17
2.1.1 小班調(diào)查目的和內(nèi)容17
2.1.2 小班調(diào)查因子設(shè)置17
2.2 新技術(shù)體系的總體技術(shù)路線 19
2.3 新技術(shù)體系的技術(shù)構(gòu)成 21
2.3.1 基于高分遙感圖像的森林空間和基本屬性準(zhǔn)確提取技術(shù) 21
2.3.2 機載激光雷達(dá)森林參數(shù)準(zhǔn)確估測技術(shù) 21
2.3.3 小班自然環(huán)境和經(jīng)營管理屬性信息自動獲取技術(shù) 22
2.3.4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和支撐軟件 22
2.4 新技術(shù)體系的實現(xiàn)路徑 22
2.5 成果產(chǎn)品體系設(shè)計 23
2.6 新技術(shù)體系與現(xiàn)行技術(shù)體系的比較優(yōu)勢 24
2.6.1 小班調(diào)查內(nèi)容的豐富性 24
2.6.2 小班信息獲取質(zhì)量的可控性 25
2.6.3 調(diào)查成果的豐富性 26
2.6.4 新技術(shù)體系的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢 26
參考文獻(xiàn) 26
第3章 機載激光雷達(dá)工作原理和森林參數(shù)估測的物理基礎(chǔ) 28
3.1 機載激光雷達(dá)森林資源調(diào)查發(fā)展簡史 28
3.2 機載激光雷達(dá)工作原理 30
3.2.1 激光雷達(dá)測距原理 30
3.2.2 機載激光雷達(dá)測量系統(tǒng) 31
3.2.3 幾種傳感器的工作方式和技術(shù)參數(shù) 34
3.3 機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測的物理基礎(chǔ) 35
3.3.1 樣地尺度的激光點云分布 36
3.3.2 樣地尺度LiDAR變量與森林參數(shù)的相關(guān)性 37
3.4 面積法機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測與制圖的流程 40
3.5 森林參數(shù)制圖 41
參考文獻(xiàn) 43
第4章 地面樣地調(diào)查和機載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取與處理 46
4.1 研究區(qū)概況 46
4.1.1 研究區(qū)分區(qū) 46
4.1.2 高峰林場試驗區(qū)概況 47
4.1.3 南寧地區(qū)概況 48
4.1.4 東部地區(qū)概況 49
4.1.5 西部地區(qū)概況 50
4.2 顧及成本效率的樣地布設(shè)與調(diào)查 51
4.2.1 樣地布設(shè) 51
4.2.2 樣地設(shè)置與調(diào)查 52
4.2.3 樣地精確定位 56
4.2.4 樣地調(diào)查時間 59
4.2.5 樣地布設(shè)和定位的若干問題 59
4.3 機載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取和預(yù)處理與變量提取 59
4.3.1 機載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取過程及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 60
4.3.2 機載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn) 63
4.3.3 LiDAR變量提取 64
4.4 樣地調(diào)查與激光雷達(dá)掃描時間不同步的樣地森林參數(shù)調(diào)整 69
4.4.1 樣地調(diào)查與激光點云數(shù)據(jù)獲取時間的差異性分析 70
4.4.2 林分生長模型的建立 71
4.4.3 樣地調(diào)查數(shù)據(jù)調(diào)整 76
4.5 不同傳感器激光點云統(tǒng)計特征的差異 79
4.5.1 各種激光雷達(dá)傳感器覆蓋范圍及其性能 79
4.5.2 樣本組織和數(shù)據(jù)檢驗方法 80
4.5.3 不同傳感器和不同數(shù)據(jù)處理團隊的LiDAR變量的差異 81
4.5.4 傳感器不同時森林參數(shù)估測模型構(gòu)建策略 83
4.6 全林實測小班調(diào)查 83
參考文獻(xiàn) 84
第5章 森林空間信息精細(xì)化提取和基本屬性準(zhǔn)確識別 88
5.1 基于航空圖像的樹種準(zhǔn)確快速識別 89
5.1.1 遙感圖像樹種目視解譯的物理基礎(chǔ) 89
5.1.2 航空圖像樹種目視解譯決策樹 95
5.1.3 遙感圖像目視解譯方法 95
5.1.4 樹種識別精度檢驗方法 97
5.2 幾種亞米級分辨率衛(wèi)星圖像目視解譯的樹種可分性 98
5.3 基于航空圖像的小班精細(xì)化區(qū)劃 99
5.3.1 小班區(qū)劃方法和標(biāo)準(zhǔn) 99
5.3.2 小班區(qū)劃精度檢驗 101
5.4 應(yīng)用冠層高度模型修正小班區(qū)劃 102
5.5 基于航空圖像的小班基本屬性準(zhǔn)確識別 104
5.5.1 小班基本屬性識別方法步驟 104
5.5.2 小班基本屬性識別的難點 105
5.6 高分衛(wèi)星遙感圖像森林變化檢測與小班數(shù)據(jù)更新 105
5.6.1 森林變化遙感檢測算法 106
5.6.2 森林變化遙感檢測實現(xiàn)步驟 108
5.6.3 小班圖修正 109
5.7 森林小班區(qū)劃和基本屬性識別技術(shù)發(fā)展趨勢 110
5.7.1 航空圖像樹種目視解譯決策樹和樹種解譯的深度 110
5.7.2 小班區(qū)劃和基本屬性自動化的識別 111
5.7.3 小班界線的修正 111
參考文獻(xiàn) 111
第6章 機載激光雷達(dá)大區(qū)域森林參數(shù)估測模型 114
6.1 機載激光雷達(dá)大區(qū)域亞熱帶森林參數(shù)估測的普適性經(jīng)驗?zāi)P汀?14
6.1.1 機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測模型研究進展 114
6.1.2 普適性經(jīng)驗?zāi)P偷慕⒎椒ā?16
6.1.3 普適性經(jīng)驗?zāi)P偷谋憩F(xiàn) 118
6.1.4 普適性經(jīng)驗?zāi)P偷目煽啃浴?23
6.2 利用變量組合窮舉法建立機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測普適性模型 126
6.2.1 普適性模型的研究進展 126
6.2.2 變量組合窮舉法普適性模型的確定方法 127
6.2.3 變量組合窮舉法普適性模型的表現(xiàn) 132
6.2.4 變量組合窮舉法普適性模型的可靠性 141
附件A 86個模型的LiDAR變量組合 144
6.3 機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測的相容性模型 147
6.3.1 相容性模型及研究進展 147
6.3.2 基于誤差變量聯(lián)立方程組的相容性模型建立方法 147
6.3.3 獨立模型與相容性模型比較 150
6.3.4 有關(guān)相容性模型的若干問題 160
6.4 基于垂直結(jié)構(gòu)分層的機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測 162
6.4.1 機載激光雷達(dá)森林參數(shù)分層估測及其存在的問題 162
6.4.2 林分垂直分層與垂直結(jié)構(gòu)類型 163
6.4.3 不同垂直結(jié)構(gòu)類型的差異性分析與聚類 164
6.4.4 基于垂直結(jié)構(gòu)分層的森林參數(shù)估測模型 165
6.4.5 森林垂直結(jié)構(gòu)分層對森林參數(shù)估測精度影響的機理 169
6.4.6 基于垂直結(jié)構(gòu)分類的森林參數(shù)估測應(yīng)用策略 170
6.5 機載激光雷達(dá)大區(qū)域亞熱帶森林中灌木層和草本層生物量估測 171
6.5.1 灌木層和草本層生物量激光雷達(dá)估測研究進展 171
6.5.2 灌木層和草本層生物量估測模型構(gòu)建方法 172
6.5.3 灌木層和草本層生物量估測模型的表現(xiàn) 176
6.5.4 灌木層和草本層生物量估測的影響機制 182
6.6森林參數(shù)估測結(jié)果與小班全林實測結(jié)果的比較分析 184
6.6.1 西部地區(qū)森林參數(shù)估測模型 184
6.6.2 全林實測小班數(shù)據(jù)和比較方法 185
6.6.3 森林參數(shù) LiDAR估測結(jié)果與全林實測結(jié)果的比較 185
參考文獻(xiàn) 187
第7章 機載激光雷達(dá)森林垂直結(jié)構(gòu)分類 199
7.1 森林垂直結(jié)構(gòu)的定義及其生態(tài)學(xué)和林學(xué)意義 199
7.2 森林垂直結(jié)構(gòu)分類研究進展 200
7.3 森林垂直結(jié)構(gòu)分層定義 201
7.4 基于偽波形的森林垂直冠層信息提取 202
7.5 森林全冠層垂直結(jié)構(gòu)分類 205
7.5.1 全冠層垂直結(jié)構(gòu)分類規(guī)則 205
7.5.2 樣地的垂直分層目視解譯和分類精度檢驗 210
7.5.3 全冠層垂直結(jié)構(gòu)分類的可靠性 211
7.6 森林喬木層垂直結(jié)構(gòu)分類 214
7.6.1 喬木層垂直結(jié)構(gòu)類型的定義 214
7.6.2 喬木層垂直結(jié)構(gòu)分類規(guī)則 215
7.6.3 喬木層垂直結(jié)構(gòu)類型分類精度與不同林層的檢驗精度 216
7.6.4 喬木層分類規(guī)則可推廣性的制圖檢驗 217
7.7 機載激光雷達(dá)森林垂直結(jié)構(gòu)分類的若干問題 218
7.7.1 偽波形的生成 218
7.7.2 冠層信息提取 219
7.7.3 分類規(guī)則的構(gòu)建 220
7.7.4 分類規(guī)則的普適性 221
參考文獻(xiàn) 221
附件B 模式剖面與全冠層垂直結(jié)構(gòu)分類規(guī)則 225
第8章 點云密度和樣地大小及數(shù)量對機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測精度的影響 239
8.1 點云密度對機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測的影響 239
8.1.1 點云密度對森林參數(shù)估測精度影響的研究進展 239
8.1.2 點云密度效應(yīng)分析方法 241
8.1.3 點云密度效應(yīng)的表現(xiàn) 243
8.1.4 點云密度對LiDAR變量和森林參數(shù)估測精度影響的機理 249
8.1.5 機載激光雷達(dá)大區(qū)域森林資源調(diào)查監(jiān)測應(yīng)用的點云密度 251
8.2 樣地面積對機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測精度的影響 252
8.2.1 樣地面積對機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測精度影響的研究進展 252
8.2.2 樣地面積效應(yīng)分析方法 252
8.2.3 樣地面積效應(yīng)的表現(xiàn) 254
8.2.4 樣地面積對LiDAR變量和森林參數(shù)估測精度影響的機理 261
8.2.5 機載激光雷達(dá)大區(qū)域森林資源調(diào)查監(jiān)測應(yīng)用最適宜的樣地面積 265
8.3 樣地數(shù)量對機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測精度的影響 265
8.3.1 樣地數(shù)量對機載激光雷達(dá)森林參數(shù)估測精度影響的研究進展 265
8.3.2 樣地數(shù)量效應(yīng)分析方法 267
8.3.3 樣地數(shù)量效應(yīng)的表現(xiàn) 269
8.3.4 樣地數(shù)量對LiDAR變量和森林參數(shù)估測精度影響的機理 277
8.3.5 機載激光雷達(dá)大區(qū)域森林資源調(diào)查監(jiān)測應(yīng)用中最少的樣地數(shù)量要求 279
參考文獻(xiàn) 279
第9章 歷史調(diào)查資料挖掘和森林自然環(huán)境與經(jīng)營管理屬性信息自動提取 285
9.1 DEM地形分析和地貌區(qū)劃 285
9.1.1 DEM重采樣和地形分析 285
9.1.2 地貌區(qū)劃287
9.2 歷史調(diào)查資料與經(jīng)營管理資料的整理和標(biāo)準(zhǔn)化 287
9.2.1 歷史調(diào)查資料整理和標(biāo)準(zhǔn)化 287
9.2.2 林地保護利用規(guī)劃成果材料整理和標(biāo)準(zhǔn)化 288
9.2.3 經(jīng)營管理資料整理 289
9.2.4 其他輔助資料收集與整理. 289
9.3 小班屬性信息自動提取算法 289
9.3.1 柵格信息提取 289
9.3.2 矢量信息提取 291
9.4 小班屬性信息自動提取的實現(xiàn) 291
9.4.1 各類小班屬性信息提取的參考數(shù)據(jù)源 291
9.4.2 軟件實現(xiàn) 293
參考文獻(xiàn) 294
第10章 天空地一體化森林資源調(diào)查監(jiān)測新技術(shù)體系的廣西實踐 295
10.1 廣西第五次森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查的過程 295
10.1.1 概念設(shè)計 295
10.1.2 高峰林場小區(qū)域試驗 296
10.1.3 南寧市應(yīng)用試點 296
10.1.4 試點總結(jié)與全面推廣應(yīng)用 297
10.2 調(diào)查質(zhì)量 298
10.2.1 調(diào)查成果的豐富程度 298
10.2.2 調(diào)查精度 299
10.2.3 調(diào)查質(zhì)量的可控性 300
10.3 人員投入和調(diào)查工期 300
10.3.1 現(xiàn)行技術(shù)體系的人員投入和調(diào)查工期 300
10.3.2 新技術(shù)體系的人員投入和調(diào)查工期 301
10.4 調(diào)查費用 305
10.4.1 自治區(qū)本級財政投入 305
10.4.2 地方財政投入 305
10.5 新技術(shù)體系的技術(shù)經(jīng)濟可行性 306
10.6 新技術(shù)體系實踐中存在的問題及對策 307
10.6.1 機載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取工期的難可控性 307
10.6.2 高空間分辨率遙感圖像的可獲性 308
10.6.3 航空影像目視解譯的困難性 308
10.6.4 樣地調(diào)查錯誤的避免 309
參考文獻(xiàn) 309
縮略詞 310