近日，中科院空天信息研究院遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員倪文儉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，研發(fā)出具備較好地形適應(yīng)能力的新的大光斑激光雷達(dá)波形指數(shù)。該研究成果已發(fā)表在《Remote Sensing of Environment》。

常規(guī)激光雷達(dá)波形指數(shù)以林下地面回波波峰位置作為參考來定義，當(dāng)?shù)匦纹露容^大或森林密度較高導(dǎo)致地面回波波峰非常微弱時，常規(guī)激光雷達(dá)波形指數(shù)的提取會遇到困難。森林遙感團(tuán)隊(duì)將激光雷達(dá)腳印內(nèi)的地形簡化為斜面，建立了已知地形坡度的裸露地表回波波形計(jì)算公式，進(jìn)而以計(jì)算的裸露地表回波波形為參考重新定義了一套大光斑激光雷達(dá)波形指數(shù)。研究結(jié)果表明在地形坡度小于40°的情況下，新的大光斑激光雷達(dá)波形指數(shù)受地形的影響較弱，具有較高的森林生物量估算精度。

森林植被碳儲量及其動態(tài)變化監(jiān)測是國際對地觀測領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在地形較為平緩的條件下，大光斑激光雷達(dá)以其激光測距能力可實(shí)現(xiàn)對森林空間結(jié)構(gòu)和地形的直接探測，被認(rèn)為是進(jìn)行森林植被碳儲量及其動態(tài)變化監(jiān)測最好的數(shù)據(jù)集。現(xiàn)有研究通常利用林下地面回波波峰位置作為參考來定義激光雷達(dá)波形指數(shù)。隨著地形坡度的增加，地面回波逐漸和森林冠層回波混合在一起，給常規(guī)激光雷達(dá)波形指數(shù)的提取造成困難。目前在利用大光斑激光雷達(dá)進(jìn)行區(qū)域或全球森林制圖中通常放棄地形坡度大于5°的波形。

過去十幾年，研究人員針對地形坡度對激光雷達(dá)波形影響開展了大量的研究工作，在地形坡度小于15°的情況下取得了較好進(jìn)展。當(dāng)?shù)匦纹露瘸^15°后，地面回波和森林冠層回波完全混合在一起，地面回波難以識別。森林遙感團(tuán)隊(duì)利用森林激光雷達(dá)波形模型(Sun&Ranson,2000)模擬發(fā)現(xiàn)，如將模型模擬的裸露地表回波與森林回波的信號截至點(diǎn)對齊，可以看到，裸露地表回波與森林回波同步展寬，裸露地表回波可用于補(bǔ)償?shù)匦卧斐傻纳植ㄐ握箤拞栴}，初步研究結(jié)果發(fā)表在遙感學(xué)報(bào)上。

森林遙感團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將大光斑內(nèi)的地形簡化為傾斜面，進(jìn)而推導(dǎo)了給定地形坡度條件下的裸露地表激光雷達(dá)回波波形計(jì)算公式，以計(jì)算的裸露地表回波波形為參考進(jìn)行大光斑激光雷達(dá)波形指數(shù)的定義。結(jié)果表明，新的波形指數(shù)受地形的影響微弱，具備較高的森林生物量估算精度。此外，由于新波形指數(shù)以信號截至點(diǎn)來定義，信號截至點(diǎn)在任意地形坡度下都會存在，因此，新波形指數(shù)不存在無效的情況。

論文信息：

1. 汪垚,倪文儉,張志玉,劉見禮,于浩洋,張大鳳.2018. 激光雷達(dá)回波模型輔助的坡地森林冠層高度反演.遙感學(xué)報(bào)，22(3):466-477.

2. YaoWang，Wenjian Ni，Guoqing Sun，Hong Chi，Zhiyu Zhang，Zhifeng Guo，Slope-adaptive waveform metrics of large footprint lidar for estimation of forest aboveground biomass，Remote Sensing of Environment，Volume 224, April 2019, Pages 386-400。

Hg**為根據(jù)坡度計(jì)算的以信號截至點(diǎn)為參考而定義的裸露地表的波形指數(shù)，HT**為以信號截至點(diǎn)為參考而定義的森林激光雷達(dá)回波波形指數(shù)。RHT**為HT**與對應(yīng)Hg**的差值，即所提出的具備較好地形適應(yīng)能力的大光斑激光雷達(dá)波形指數(shù)。