随着全球气候变化问题日益加剧,对森林生态功能,物质循环和能量流动等问题的研究引起了国内外学者的广泛关注。单木的冠层是树木进行光合作用,呼吸作用,蒸腾作用等多种重要生理活动的主要场所,也是树木发生物质循环和能量流动的集中区,对单木冠层的结构因子研究对于研究树木的生理活动和生态功能有着重要意义。现有的观测方法和仪器对于单木冠层结构因子的量测普遍存在精度低,工作量大,适用范围小,效率低下等问题。因此寻找一种能够高效,准确的,能同时提取多种单木冠层结构因子的方法迫在眉睫。地基激光雷达具有扫描精度高,穿透性强,能真实还原物体三维特征的特点,在冠层研究方面具有传统方法和仪器无法比拟的优势,利用地基激光雷达提取单木冠层结构因子成为了一种新的研究手段。本文进行了以下几方面工作:(1)利用FARO Photon 120型地基激光雷达,选取6株单木进行了三维激光扫描,获取了单木点云数据。(2)对点云数据做进一步的处理,获得了单木冠层的点云数据,结合多种算法对单木冠幅,冠高,树冠体积,树冠表面积,冠层孔隙率,叶片垂直分布等冠层结构因子进行提取,并对提取的结果进行了比较和精度验证。本研究得到的结论有:(1)利用地基激光雷达提取单木冠层结构因子是可行且有效的,与传统仪器和测量手段相比具有明显优势。利用地基激光雷达进行一次扫描工作,获取的点云数据可用于提取多种冠层结构因子,减轻了外业测量工作量,效率得到了极大的提升。(2)利用地基激光雷达提取结构参数的算法具有先进性。利用点云数据准确的三维坐标,可以有效减人为观测所产生的误差。在提取树冠体积和表面积方面,采用不规则投影面法比以往模拟几何体的方法精度得到了有效提升;使用点云体元化算法,可以有效剔除冠层中空隙部分,其对树冠的模拟更加精细,精度更高。对于叶片垂直分布问题,地基激光雷达解决了冠层空隙和内部叶片难以观测统计的问题,结果更加可靠。(3)利用点云数据提取冠层结构因子具有准确性和可靠性。经检验,全站仪测量冠幅冠高的值与点云数据提取出的值之间误差在10%.