叶方向3维空间分布的地面激光雷达反演与分析

作     者：马利霞 郑光 何维 居为民 程亮 MA Lixia;ZHENG Guang;HE Wei;JU Weimin;CHENG Liang

作者机构：南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210023 南京大学江苏省地理信息技术重点实验室江苏南京210023 

出 版 物：《遥感学报》 (NATIONAL REMOTE SENSING BULLETIN)

年 卷 期：2015年第19卷第4期

页      面：609-617页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家自然科学基金(编号:41201337) 国家教育部留学回国人员科研启动基金 中国科学院数字地球重点实验室开放基金(编号:2012LDE014) 

主　　题：地面激光雷达 倾角分布 方位角分布 计算几何 植被结构参数 

摘      要：叶方向(包括叶倾角和方位角)是决定林冠内部及其下层太阳辐射在3维空间分布的重要因素,并进而影响植被的光合作用效率和林冠的二向性反射特性。本文利用地面激光雷达扫描系统(TLS)对一棵人工阔叶树在水平圆形轨道设置等间距6站进行扫描,获取其完整覆盖的3维点云数据。在手动选取78片点云完整叶片数据的基础上,通过重建单点在其邻域内的法向量和所在叶片主轴方向分别得到了叶的倾角和方位角分布,将构成每片叶子的所有点的倾角和方位角各自均值作为其倾角和方位角。通过与利用角度尺和罗盘进行逐叶片手动测量结果对比发现:基于TLS计算的叶倾角和方位角与手动测量结果均具有较强的相关性,R2分别为0.88(N=209,p0.001)和0.97(N=78,p0.001)。本文方法能准确获取林冠元素的3维空间分布,为估算森林冠层在任意给定光照条件下的消光系数提供了理论基础,为促进地面激光雷达在植被冠层3维结构参数,特别是叶面积指数的反演起到了积极作用。