基于机载激光雷达的森林参数反演研究
发布时间：2023-09-28 23:38
机载激光雷达脉冲能够穿透部分森林冠层,获取森林的三维结构信息,是目前林业遥感当中最具应用潜力的主动遥感技术之一。尽管目前国内外学者已经在机载激光雷达森林参数反演方面取得了一些不错的科研成果,然而理论和实践远未成熟,核心算法仍有待提高,技术体系仍有待完善。因此,本文以黑河综合遥感联合试验获取的张掖市大野口流域的机载激光雷达数据和样地调查数据为研究对象,系统化的研究了机载激光雷达森林参数提取的技术流程,针对各个重要环节均做了深入的比较和分析,找出了反演过程当中最优的算法和参数设置,提出了一个反演森林参数的激光雷达指标。研究取得的主要结论如下:(1)布料模拟滤波算法(CSF,Cloth Simulation Filter)在本研究区滤波效果好于常用的不规则三角网滤波算法(TIN,Triangular Irregular Networks)和渐进形态滤波算法(PMF,Progressive Morphological Filter)。通过三种滤波算法生成的DEM和试验区差分GPS测量的结果对比,CSF算法可以获取最大误差1.9m,平均误差0.138m/m2的DEM,可以满...
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 机载激光雷达技术概要
1.2.1 测距原理及系统组成
1.2.2 主要技术参数
1.2.3 点云及处理流程
1.3 国内外研究进展
1.3.1 机载激光单木因子提取研究
1.3.2 机载激光雷达林分因子提取研究
1.3.3 机载激光雷达在林业中的其他应用
1.4 存在的问题与不足
1.5 主要研究内容
1.6 技术路线
第二章 研究区概况及数据预处理
2.1 研究区概况
2.1.1 地理概况
2.1.2 地质地貌特征
2.1.3 水文气候特征
2.1.4 矿产及土壤特征
2.1.5 植被资源
2.2 样地数据处理
2.2.1 样地数据获取
2.2.2 样地数据分析
2.3 LiDAR数据处理
2.3.1 LiDAR数据获取
2.3.2 LiDAR数据预处理
第三章 点云滤波分析
3.1 引言
3.2 研究方法
3.2.1 滤波算法
3.2.2 精度评价
3.2.3 处理流程
3.3 结果与分析
3.3.1 滤波结果分析
3.3.2 滤波精度分析
3.4 小结
第四章 CHM插值研究
4.1 引言
4.2 研究方法
4.2.1 数据预处理
4.2.2 插值算法
4.2.3 处理流程
4.3 结果与分析
4.3.1 插值效果分析与比较
4.3.2 IDW插值参数优化
4.3.3 CHM插值法和传统方法的效果比较
4.4 小结
第五章 点云分割算法研究
5.1 引言
5.2 研究方法
5.2.1 试验区数据预处理
5.2.2 单木分割算法及精度评价指标
5.2.3 处理流程
5.3 结果与分析
5.3.1 分水岭算法
5.3.2 点云聚类分割
5.4 小结
第六章 基于单木分割的林分参数反演
6.1 引言
6.2 研究方法
6.2.1 林分平均高
6.2.2 株数密度
6.2.3 胸高断面积
6.2.4 地上生物量
6.3 结果与分析
6.3.1 林分平均高反演
6.3.2 株数密度反演
6.3.3 胸高断面积反演
6.3.4 地上生物量反演
6.4 模型应用
6.4.1 模型应用思路
6.4.2 预测结果及统计
6.5 小结
第七章 基于样地的林分参数反演
7.1 引言
7.2 研究方法
7.2.1 多元线性回归模型
7.2.2 LASSO回归特征选择
7.2.3 支持向量机模型
7.2.4 人工神经网络模型
7.2.5 模型评价方法
7.3 技术路线
7.4 结果与分析
7.4.1 变量共线性检验
7.4.2 LASSO变量筛选
7.4.3 林分平均高反演
7.4.4 林分胸高断面积反演
7.4.5 林分地上生物量反演
7.5 小结
第八章 基于TCH的林分参数反演
8.1 引言
8.2 研究方法
8.2.1 TCH生成方法
8.2.2 林分平均高反演
8.2.3 林分胸高断面积反演
8.2.4 地上生物量反演
8.3 不同CHM高度阈值林分参数反演结果
8.3.0 TCH生成结果分析
8.3.1 林分平均高反演
8.3.2 林分胸高断面积反演
8.3.3 地上生物量反演
8.3.4 TCH林分参数反演模型优选结果
8.4 不同CHM像素大小林分参数反演结果
8.4.1 TCH与 CHM像素大小的关系
8.4.2 林分平均高反演
8.4.3 林分胸高断面积反演
8.4.4 地上生物量反演
8.5 TCH模型优选与应用
8.6 小结
第九章 结论
9.1 主要结论
9.2 不足与展望
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3848843
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 机载激光雷达技术概要
1.2.1 测距原理及系统组成
1.2.2 主要技术参数
1.2.3 点云及处理流程
1.3 国内外研究进展
1.3.1 机载激光单木因子提取研究
1.3.2 机载激光雷达林分因子提取研究
1.3.3 机载激光雷达在林业中的其他应用
1.4 存在的问题与不足
1.5 主要研究内容
1.6 技术路线
第二章 研究区概况及数据预处理
2.1 研究区概况
2.1.1 地理概况
2.1.2 地质地貌特征
2.1.3 水文气候特征
2.1.4 矿产及土壤特征
2.1.5 植被资源
2.2 样地数据处理
2.2.1 样地数据获取
2.2.2 样地数据分析
2.3 LiDAR数据处理
2.3.1 LiDAR数据获取
2.3.2 LiDAR数据预处理
第三章 点云滤波分析
3.1 引言
3.2 研究方法
3.2.1 滤波算法
3.2.2 精度评价
3.2.3 处理流程
3.3 结果与分析
3.3.1 滤波结果分析
3.3.2 滤波精度分析
3.4 小结
第四章 CHM插值研究
4.1 引言
4.2 研究方法
4.2.1 数据预处理
4.2.2 插值算法
4.2.3 处理流程
4.3 结果与分析
4.3.1 插值效果分析与比较
4.3.2 IDW插值参数优化
4.3.3 CHM插值法和传统方法的效果比较
4.4 小结
第五章 点云分割算法研究
5.1 引言
5.2 研究方法
5.2.1 试验区数据预处理
5.2.2 单木分割算法及精度评价指标
5.2.3 处理流程
5.3 结果与分析
5.3.1 分水岭算法
5.3.2 点云聚类分割
5.4 小结
第六章 基于单木分割的林分参数反演
6.1 引言
6.2 研究方法
6.2.1 林分平均高
6.2.2 株数密度
6.2.3 胸高断面积
6.2.4 地上生物量
6.3 结果与分析
6.3.1 林分平均高反演
6.3.2 株数密度反演
6.3.3 胸高断面积反演
6.3.4 地上生物量反演
6.4 模型应用
6.4.1 模型应用思路
6.4.2 预测结果及统计
6.5 小结
第七章 基于样地的林分参数反演
7.1 引言
7.2 研究方法
7.2.1 多元线性回归模型
7.2.2 LASSO回归特征选择
7.2.3 支持向量机模型
7.2.4 人工神经网络模型
7.2.5 模型评价方法
7.3 技术路线
7.4 结果与分析
7.4.1 变量共线性检验
7.4.2 LASSO变量筛选
7.4.3 林分平均高反演
7.4.4 林分胸高断面积反演
7.4.5 林分地上生物量反演
7.5 小结
第八章 基于TCH的林分参数反演
8.1 引言
8.2 研究方法
8.2.1 TCH生成方法
8.2.2 林分平均高反演
8.2.3 林分胸高断面积反演
8.2.4 地上生物量反演
8.3 不同CHM高度阈值林分参数反演结果
8.3.0 TCH生成结果分析
8.3.1 林分平均高反演
8.3.2 林分胸高断面积反演
8.3.3 地上生物量反演
8.3.4 TCH林分参数反演模型优选结果
8.4 不同CHM像素大小林分参数反演结果
8.4.1 TCH与 CHM像素大小的关系
8.4.2 林分平均高反演
8.4.3 林分胸高断面积反演
8.4.4 地上生物量反演
8.5 TCH模型优选与应用
8.6 小结
第九章 结论
9.1 主要结论
9.2 不足与展望
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3848843
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