一种基于异速生长关系联合激光雷达方程的生物量提取方法技术

一种基于异速生长关系联合激光雷达方程的生物量提取方法，它涉及一种生物量提取方法。本发明专利技术要解决现有遥感数据用于森林生物量反演，精度较低与适普性较弱的问题。方法：一、建立异速生长关系联合激光雷达方程的森林生物量反演模型；二、对地基激光雷达点云数据进行预处理，得到基于归一化处理后的单木激光雷达点云数据，利用计算几何中二维凸包算法提取不同高度处树冠横截面积，根据公式计算获得激光雷达生物量指数LBI；三、将激光雷达生物量指数LBI代入公式，确定系数a、b及c，得到激光雷达生物量指数构建的生物量反演模型并计算生物量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于异速生长关系联合激光雷达方程的生物量提取方法
本专利技术涉及一种生物量提取方法。
技术介绍
森林生物量的精确估算是评价森林碳循环贡献的基础，是森林生态功能评价的重要参数。但是森林自身结构复杂，垂直与水平方向同时存在空间异质性，同时传统人工测量方法具有一定的破坏性而且耗时费力。目前遥感数据用于森林生物量反演方法，多采用参数训练回归与机器学习等经验模型，模型受训练数据与环境影响较大，而且物理含义不明确，没有真正从机理上研究遥感信号与生物量显著影响因子的关系，进而影响森林生物量反演精度，同时也是限制生物量模型推广的主要原因。
技术实现思路
本专利技术要解决现有遥感数据用于森林生物量反演，精度较低与适用性不强的问题，而提供一种基于异速生长关系联合激光雷达方程的生物量提取方法。一种基于异速生长关系联合激光雷达方程的生物量提取方法，它是按以下步骤进行的：一、建立异速生长关系联合激光雷达方程的森林生物量反演模型：Biomass为森林生物量；HT为树高，单位为m；Hc为树冠高度，单位为m；ρ为木质的密本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于异速生长关系联合激光雷达方程的生物量提取方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：/n一、建立异速生长关系联合激光雷达方程的森林生物量反演模型：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于异速生长关系联合激光雷达方程的生物量提取方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：
一、建立异速生长关系联合激光雷达方程的森林生物量反演模型：



Biomass为森林生物量；HT为树高，单位为m；Hc为树冠高度，单位为m；ρ为木质的密度，单位为g/cm3；γ为尼尔逊参数；G为植被组分空间取向分布函数；UL(H)为单棵树叶面积体密度分布函数，单位为m2/m3；在高度H处，植被冠形半径为r(H)，单位为m；α由样地测量的树冠体积与胸径拟合回归获得；β为森林生物量与胸径和树高的幂函数关系；
定义：






其中，联立公式(11)与(12)并代入到公式(10)，进而得到公式(13)为森林生物量反演模型：
Biomass＝a·LBIb·HTc(13)
其中，c＝β；
二、对地基激光雷达点云数据进行预处理，得到基于归一化处理后的单木激光雷达点云数据，利用计算几何中二维凸包算法提取不同高度处树冠横截面积，根据公式(12)计算获得激光雷达生物量指数LBI；
三、将激光雷达生物量指数LBI代入公式(13)，确定系数a、b及c，得到激光雷达生物量指数构建的生物量反演模型并计算生物量，即完成基于异速生长关系联合激光雷达方程的生物量提取方法。


2.根据权利要求1所述的一种基于异速生长关系联合激光雷达方程的生物量提取方法，其特征在于步骤一中建立异速生长关系联合激光雷达方程的森林生物量反演模型具体是按以下步骤进行：
由生物量公式(1)与胸径与树冠体积的关系公式(2)联立获得公式(3)：



Biomass为森林生物量；HT为树高，单位为m；Hc为树冠高度，单位为m；ρ为木质的密度，单位为g/cm3；Fapp-single-tree(H)为高度H处植被冠层组分密度分布函数；为树冠的体积，单位为m3；α由样地测量的树冠体积与胸径拟合回归获得；β为森林生物量与胸径和树高的幂函数关系；
根据植被冠层激光雷达回波方程表达式为：



RV(H)为在高度H处以上植被冠层反射的激光脉冲能量，单位为J，J0为激光雷达脉冲能量，单位为J，ρV为植被冠层体后向散射系数，P(H)为高度H处以上的植被树冠孔隙度，J0P(H)为高度H处的植被冠层获得的激光雷达脉冲能量，单位为J，Fapp-single-tree(H)表示为高度H处的植被冠层组分密度分布函数；
因为所以Fapp-single-tree(H)写成为：



所述的P(H)为高度H处以上的植被树冠孔隙度，公式如下：



其中，γ为尼尔逊参...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，倪春迪，白阳，席志龙，田泽宇，王艺希，
申请(专利权)人：黑龙江工程学院，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23