激光雷达反演森林冠层参数研究进展

作     者：王汝珏 张乾 邱凤 WANG Rujue;ZHANG Qian;QIU Feng

作者机构：南京工业大学测绘科学与技术学院江苏南京211816 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042 

出 版 物：《环境科学研究》 (Research of Environmental Sciences)

年 卷 期：2025年第38卷第1期

页      面：181-189页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0903[农学-农业资源与环境] 0816[工学-测绘科学与技术] 081602[工学-摄影测量与遥感] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(No.42071392,42071050) 长江生态环境保护修复联合研究二期项目(No.2022-LHYJ-02-0102) 

主　　题：森林冠层生物物理参数提取 星载激光雷达 机载激光雷达 地基激光雷达 

摘      要：森林是地球生态系统的重要组成部分,森林冠层生物物理参数表征冠层结构特征,森林结构多样性支持着森林生态系统的稳定和生物多样性,因此准确估算冠层结构参数对监测森林生态系统的变化至关重要。激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)作为一种快速发展的主动遥感技术,已成功应用于冠层参数的反演。本文总结了激光雷达在植被遥感中的应用,重点介绍了在冠层生物物理参数提取中的应用,对比分析了不同平台(地基、机载和星载)激光雷达提取参数的方法。结果表明:①地基激光雷达(Terrestrial laser scanner,TLS)、机载激光雷达(Aerial laser scanner,ALS)和星载激光雷达(Spaceborne laser scanner,SLS)3种激光雷达在生物物理参数的反演中各有其适用范围,其中,TLS适用于局部区域的精细结构研究,ALS适用于中等面积森林监测,SLS适用于全球尺度变化监测。②在叶面积指数(leaf area index,LAI)反演中,TLS提供了样地内LAI的精确分布,ALS提供多尺度LAI估计,SLS可以反演全球尺度的LAI。而在消光系数和聚集度指数(clumping index,CI)的反演中,TLS反演精度高、效率高,适用于精细结构研究;而ALS数据可反演大范围CI及消光系数。③激光雷达为森林结构多样性研究提供了强有力的工具,通过精确估算表征冠层结构特征的各类参数,有助于更好开展森林生物多样性的动态监测。鉴于此,对激光雷达未来发展方向提出展望,建议进一步融合TLS、ALS、SLS数据,优化反演算法,提高大范围和复杂地形条件下的参数反演精度,为生态学研究和森林管理提供更准确的数据支持。