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机载激光雷达(LightDetectionAndRanging),有些文献也称之为机载激光扫描(AirborneLaserScanner)。它是一种主动式对地观测系统,是九十年代初首先由西方国家发展起来并投入商业化应用的一门新兴技术。它集成激光测距技术、计算机技术、惯性测量单元(IMU)/DGPS差分定位技术于一体,该技术在三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破,为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一种全新的技术手段。它具有自动化程度高、受天气影响小、数据生产周期短、精度高等特点。机载激光雷达传感器发射的激光脉冲能部分地穿透树林遮挡,直接获取高精度三维地表地形数据,具有传统摄影测量和地面常规测量技术无法取代的优越性,因此引起了测绘界的浓厚兴趣。该技术在地形测绘、环境检测、三维城市建模等诸多领域具有广阔的发展前景和应用需求,有可能为测绘行业带来一场新的技术革命(刘经南,2003)。
机载激光雷达技术在国外的发展和应用已有十几年的历史,但是我国在这方面的研究和应用还只是刚刚起步。其中利用机载激光雷达数据提取森林DEM和推求植被参数是当今的研究热点之一。文本主要研究了森林地区机载激光雷达数据的滤波、分类算法,部分森林资源植被参数的提取,包括DSM(数字表面模型)、DCM(树冠模型)、平均树高及林木高度分层设色图。
具体内容如下:
1.深入分析研究了LIDAR系统的原理、国内外发展现状和应用领域;对LIDAR系统各组成部分进行了详细深入的分析,并对当今主要商业化LIDAR特点进行了归纳和比较;
2.详细的分析和比较了LIDAR系统与INSAR、摄影测量之间的异同、LIDAR数据的特点、数据误差源、数据精度和检校方法以及使用LIDAR系统获取三维空间信息的优越性。
3.对现有的数据滤波方法进行了分析和比较,并提出了一种适用于森林地区LIDAR数据滤波的算法,该方法能在中等复杂地形的林区有效剔除粗差点、确定树木点云、地面点云,并使用德国数据进行了相关实验和分析,最终提取出了森林实验区的数字高程模型(DEM)。
4.开发了部分LIDAR数据人工辅助编辑模块,并对其进行了详细的分析。
5.详细分析了部分森林参数推导的的国内外研究现状、利用激光雷达进行森林参数推导的独特优越性,并使用实验数据对部分森林参数进行了成功的推导。