[發(fā)明專利]一種遙感森林生物量反演的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510056042.1
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN104656098B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹林;徐婷
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S17/89
• 分類號(hào): G01S17/89
• 代理公司: 南京申云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)32274
• 代理人: 邱興天

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及森林有害生物的監(jiān)測和無公害控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種遙感森林生物量反演的方法。

背景技術(shù)

精確的生物量估算對于森林資源監(jiān)測、森林碳儲(chǔ)量評(píng)估及森林生態(tài)系統(tǒng)的研究有重要意義。同時(shí)，這些信息也能夠?yàn)樯挚沙掷m(xù)經(jīng)營及森林資源的綜合利用提供定量化的數(shù)據(jù)支持。傳統(tǒng)的生物量調(diào)查方法耗時(shí)費(fèi)力，且只能獲得有限的“點(diǎn)”上信息，難于在大區(qū)域上實(shí)用化推廣；而遙感技術(shù)卻能夠準(zhǔn)確、快速地獲取各個(gè)尺度的森林參數(shù)，具有很好的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

Landsat系列衛(wèi)星可獲取中等和大尺度上的森林多光譜(光學(xué))信息。其最新的Landsat 8OLI傳感器(該傳感器搭載在美國航天航空局(NASA)2013年2月11日發(fā)射的Landsat 8衛(wèi)星上)在波段的設(shè)置及對植被的敏感性上上相比之前的TM等傳感器有較大提升。然而光學(xué)遙感仍難以穿透森林冠層獲得其垂直結(jié)構(gòu)信息，且在森林覆蓋度高(植被生長旺盛)的區(qū)域獲取森林生物量信息時(shí)易飽和。激光雷達(dá)(LiDAR，Light Detection And Ranging)是近年來迅速發(fā)展的主動(dòng)遙感技術(shù)，其發(fā)射的激光脈沖可以穿透植被冠層獲得其三維結(jié)構(gòu)和能量信息，以往研究表明LiDAR在精確估算不同森林類型的生物物理和結(jié)構(gòu)特性方面具有較大潛力。

近年來反演森林生物量的研究有：1)Zheng等2004在《Remote Sensing of Environment》第35卷上發(fā)表了“Estimating aboveground biomass using Landsat7ETM+data across a managed landscape in northern Wisconsin,USA”，該研究借助從ETM+(Landsat 7)影像上提取的NDVI等植被指數(shù)反演了美國威斯康辛州北部針葉林的地上生物量信息。2)楊存建等2004年在《植物生態(tài)學(xué)報(bào)》28卷上發(fā)表了“不同齡組的熱帶森林植被生物量與遙感地學(xué)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性分析”利用TM(Landsat5)影像原始波段的方法對云南西雙版納熱帶森林植被生物量進(jìn)行估算。3)Ferster等2009年在《Canadian Journal of Remote Sensing》第35卷上發(fā)表了“Aboveground Large Tree Mass Estimation in a Coastal Forest in British Columbia Using Plot-Level Metrics and Individual Tree Detection from LiDAR”，該研究借助從小光斑(直徑：0.1-2m)LiDAR數(shù)據(jù)中提取的點(diǎn)云高度與冠層密度信息，反演了溫帶森林的地上生物量。4)Saatchi等2011年在《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》第12期上發(fā)表了“Benchmark Map of Forest Carbon Stocks in Tropical Regions across Three Continents”，該研究通過從GLAS(Geoscience Laser Altimeter System)大光斑(直徑：52-90m)LiDAR數(shù)據(jù)中提取與樹高信息相關(guān)的特征變量，反演了熱帶雨林的生物量。然而，以上方法僅從單一的角度去挖掘傳統(tǒng)“光學(xué)”和LiDAR數(shù)據(jù)，特異性較低，且對特征變量的挖掘深度較淺(即并未系統(tǒng)分組從多個(gè)角度提取和篩選特征變量)，還不能精確的對生物量進(jìn)行反演。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種遙感森林生物量反演的方法，具有特異性強(qiáng)、成本低、易于推廣應(yīng)用等特點(diǎn)。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種遙感森林生物量反演的方法：在對遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，分別從LiDAR點(diǎn)云(包含冠層三維空間信息)及多光譜(包含冠層上表面的光譜信息)數(shù)據(jù)中提取植被冠層的特征變量；通過相關(guān)性分析篩選以上LiDAR點(diǎn)云和多光譜特征變量，并結(jié)合地面實(shí)測生物量信息通過逐步回歸模型反演地上和地下生物量。

所述遙感森林生物量反演的方法，包括以下步驟：