一种基于地基激光雷达点云的冠层间隙率估算方法技术

本发明专利技术属于地基激光雷达遥感应用技术领域，涉及一种基于地基激光雷达数据运用蒙特卡洛模拟激光束估算冠层间隙率的方法，具体为一种基于地基激光雷达点云的冠层间隙率估算方法。本发明专利技术将点云数据的三维直角坐标转换为球坐标，然后按照天顶角和方位角的间隔进行数据分块；并根据不同的分块区域内冠层的空间分布情况不同，对每个区域的点云分布进行统计，再结合扫描分辨率计算判别距离；最后通过蒙特卡洛方法将间隙率转化为概率模型，模拟激光束探测冠层点云以实现间隙率的估算。本发明专利技术充分利用了地基激光雷达提供的三维结构信息的优势，简易有效。

【技术实现步骤摘要】
一种基于地基激光雷达点云的冠层间隙率估算方法
本专利技术属于地基激光雷达遥感应用
，涉及一种基于地基激光雷达数据运用蒙特卡洛模拟激光束估算冠层间隙率的方法，具体为一种基于地基激光雷达点云的冠层间隙率估算方法。
技术介绍
森林冠层不仅与大气之间进行复杂的物质和能量的交换，也形成林下植被的光条件和土壤环境(李德志等，2004；邱建丽等，2008)。因此森林冠层的研究具有重要的生态学意义。在森林冠层的研究中，由于冠层辐射的传输和分布受冠层结构的影响，准确刻画冠层结构成为国内外学者研究的热点。间隙率(gapfraction,GF)是指光子在冠层中由一点沿着一定方向到达另一点而未被冠层拦截的概率(Ni等，1997)，是一个重要的冠层结构参数。在计算光线从某个角度入射冠层与叶子发生碰撞时，要考虑叶片的分布情况，叶子在空间上并非随机分布，而是呈现一定程度的聚集状态，叶片在枝干上的聚集会使冠层内的间隙扩大。因此估算非随机分布的间隙率可以帮助修正低估的叶面积指数(leafareaindex,LAI)。无论是基于传统光学遥感的方法还是光学仪器的方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于地基激光雷达点云的冠层间隙率估算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、TLS点云数据获取和预处理；/n在研究区域设置样方，根据样方的情况设置测站来架设三维激光扫描仪，需要扫描到完整的研究区域样方的森林冠层；在扫描仪的扫描范围内设置至少3个标靶，对扫描的TLS点云数据利用软件进行配准和去噪，然后将其导出为文本格式后剔除低于扫描仪高度的点云数据。/n步骤2、点云数据的坐标转换和分块；/n将步骤1所得的所有点云数据的三维直角坐标转换为球坐标，即将点云坐标由P(x,y,z)转化为

【技术特征摘要】
1.一种基于地基激光雷达点云的冠层间隙率估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、TLS点云数据获取和预处理；
在研究区域设置样方，根据样方的情况设置测站来架设三维激光扫描仪，需要扫描到完整的研究区域样方的森林冠层；在扫描仪的扫描范围内设置至少3个标靶，对扫描的TLS点云数据利用软件进行配准和去噪，然后将其导出为文本格式后剔除低于扫描仪高度的点云数据。
步骤2、点云数据的坐标转换和分块；
将步骤1所得的所有点云数据的三维直角坐标转换为球坐标，即将点云坐标由P(x,y,z)转化为其中θ为天顶角，为方位角，r为冠层点云到原点的距离，公式如下：



将转换后的点云数据按照天顶角2°～10°和方位角10°～60°的间隔进行数据分块。
步骤3、模拟激光束；
基于蒙特卡洛方法，将间隙率的估算转换为概率模型；通过计算机程序模拟三维激光扫描仪的工作原理，从扫描仪处随机发射射线作为模拟的激光束，模拟激光束的发射范围与转换后的点云数据的天顶角、方位角范围一致；通过发射模拟激光束对冠层中点云的探测来刻画冠层的结构信息，定量化间隙的分布。
步骤4、确定判别距离；
在步骤2划分的每个空间区域以0.1-1米为步长进行点云到原点距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世华，徐艺帆，尤航凯，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51