[发明专利]基于高光谱与激光雷达提取叶面积垂直分布的方法

说明书

技术领域

本发明属于生态植被参数计算评估技术领域，尤其涉及叶面积指数垂直分布的提取方法。

背景技术

叶面积指数（LAI）是一些相关生态过程所需的一个重要植被参数，它的垂直分布影响着植被的光合有效辐射、光合作用和蒸散，而且它也是森林碳收支的重要衡量标准之一，因此对它的精确评估对于蒸散和净第一生产力评估都有着重要作用。

为了清楚描述植被冠层的垂直结构，对叶高度剖面或冠层高度剖面(Canopy Height Profile,CHP)的研究显得很重要，由此引起人们对叶面积指数垂直分布研究的兴趣。一些研究者直接研究了叶面积指数剖面，而另一些研究人员通过研究叶面积密度或植被面积密度垂直分布来反映叶面积垂直分布。由于叶面积指数是通过累加叶面积密度数值计算得到的，所以叶面积的垂直分布也可以通过每一水平高度层的叶面积密度函数来描述。以往对于叶面积的垂直分布的评估主要有叶面积采集和模型间接评估两种方式，直接采集方法通常要涉及到破坏冠层和采集耗时的问题，而且在大面积实验区收集足够的采样也是有困难的，这种方法并不适合于叶面积在空间和时间动态上的长期监测；后一种方式的测量精度常常会受到叶的空间分布和光照条件的限制。近年来，激光雷达在森林中的使用使得人们对冠层的垂直结构有了更多的了解。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于高光谱与激光雷达提取叶面积指数垂直分布的方法，该方法综合利用高光谱数据的水平信息以及激光类达到植被高度信息的反映，提取区域叶面积指数的垂直分布

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：一种基于高光谱与激光雷达提取叶面积指数垂直分布的方法，包括以下步骤：

步骤1：对机载激光雷达点云数据按照地面点和植被点进行分类，提取对应的高光谱像元内的植被结构参数；

步骤2：基于高光谱数据及提取的植被结构参数，并采用几何光学模型得到区域叶面积指数分布；

步骤3：对地面以上的植被激光点在每一高度层上计算其百分比，得到相应的植被冠层高度剖面；

步骤4：在提取植被叶面积指数和冠层高度剖面的基础上，按照冠层高度剖面分配植被叶面积指数，得到每一层的植被叶面积指数和随高度累积的植被叶面积指数。

作为优选，步骤1中所示植被结构参数包括树高、冠幅和枝下高。

作为优选，步骤2所述区域叶面积指数分布的获得方法具体为：

首先，将Li-Strahler几何光学模型对遥感影像上的地表反射信号描述简化为公式（1）所示的二分量模型：

S＝K_gG+K_cC   （1）

其中，S为遥感影像上的地表反射信号，G，C分别是光照地表和光照树冠的反射信号，由获取的纯像元光谱得到；K_c、K_g分别是对应的面积百分比；

然后，结合几何光学模型以及激光雷达提取的结构参数，通过公式（2）、（3）和（4）提取叶面积指数，

cost=h|tanθi-tanθvcosφ|r(secθi+secθv)---(2)]]>