激光測(cè)高衛(wèi)星全波形數(shù)據(jù)的森林樹高提取研究.pdf

1、星載激光雷達(dá)具有精度高、速度快、穿透性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于極地冰蓋高程測(cè)量、氣溶膠厚度測(cè)定以及森林垂直結(jié)構(gòu)探測(cè)，全波形數(shù)據(jù)的引入為星載激光雷達(dá)應(yīng)用于森林樹高提取提供了新的途徑。本文以國(guó)外 ICESat/GLAS（Ice,Cloud and Elevation Satellite/Geosciences Laser Altimeter System）數(shù)據(jù)為例開展星載激光雷達(dá)全波形數(shù)據(jù)的處理及在森林樹高提取的應(yīng)用研究。首先，在奇偶拐點(diǎn)高斯分

2、解法的基礎(chǔ)上引進(jìn) findpeaks函數(shù)，構(gòu)建了基于波峰自動(dòng)識(shí)別的全波形數(shù)據(jù)高斯分解算法，通過與奇偶拐點(diǎn)高斯分解法以及 findpeaks函數(shù)高斯分解法對(duì)比分析，并以吉林長(zhǎng)白山實(shí)驗(yàn)樣地為例，開展了森林樹高估算的研究，證明了本文方法的有效性。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容及工作如下：
　　（1）梳理了星載激光雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展歷程，總結(jié)了激光雷達(dá)系統(tǒng)的分類及測(cè)量原理，并對(duì)常見的幾種星載激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行介紹。闡述了星載激光雷達(dá)全波形數(shù)據(jù)的

3、處理過程，包括波形數(shù)據(jù)預(yù)處理（電壓轉(zhuǎn)換、波形歸一化、背景噪聲估計(jì)以及高斯平滑濾波等）、波形分解（高斯分解、小波分解、波形反卷積及波形模擬）及波形擬合（非線性最小二乘擬合）。對(duì)比分析了利用星載激光雷達(dá)衛(wèi)星 ICESat/GLAS數(shù)據(jù)進(jìn)行森林樹高估算的幾種常見模型，并介紹了兩種常見的模型估算精度評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　（2）針對(duì)奇偶拐點(diǎn)高斯分解法計(jì)算量較大的情況，引進(jìn)findpeaks函數(shù)，以快速確定波形的峰值位置，以此構(gòu)建了基于波峰自動(dòng)識(shí)別

4、的全波形數(shù)據(jù)高斯分解算法，并對(duì)波形分解進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，且與奇偶拐點(diǎn)高斯分解和findpeaks高斯分解進(jìn)行了分解精度和效率對(duì)比。
　?。?）最后，論文選取長(zhǎng)白山汪清林業(yè)局經(jīng)營(yíng)區(qū)的304173公頃林場(chǎng)為實(shí)驗(yàn)區(qū)，在實(shí)驗(yàn)區(qū)挑選出部分樣本數(shù)據(jù)，對(duì)該地區(qū)的 GLAS波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并進(jìn)行森林樹高提取，將樹高估算結(jié)果與實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果表明，改進(jìn)的基于波峰自動(dòng)識(shí)別的全波形數(shù)據(jù)高斯分解算法在精度方面次于奇偶拐點(diǎn)高斯分解算法，但優(yōu)于 fi