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森林資源具有分布范圍廣，種類豐富，垂直結構復雜且易受動態變化，受干擾性強等特征，通過一些測繪技術能對森林參數測定，但由于森林資源的特性不能滿足多源數據的同步獲取：

1.分布范圍廣：成像遙感技術

2.垂直結構復雜：Lidar/SAR/攝影測量

3.種類豐富：高光譜

4.動態變化/干擾：熱紅外、高光譜、多時相

因此，基于森林資源觀測的需求，現代林業數據獲取就需要多源數據同步獲取的技術。

那么，如何實現多源數據同步獲取？

新型傳感器激光雷達測量系統VQ-1560i能一次性快速獲取點云、多光譜、高光譜數據。激光雷達測量系統VQ-1560i是一臺典型的多源合一新型傳感器，雙通道全波形處理機載激光雷達測圖系統，具有：

① 真彩色相機鏡頭；

② 高光譜傳感器鏡頭;

③ 激光器

系統集成了高精度波形激光雷達、高分辨率航空數碼相機、 高光譜成像裝置和高精度的導航及姿態測量系統，通過這些設備的有機集成，實現對被測量樹木的光譜和三維空間屬性信息的高效測量。

新型傳感器激光雷達測量系統VQ-1560i一次性快速獲取點云、多光譜、高光譜數據：

① 高精度的飛行姿態數據

② 機載激光雷達波形數據

③ 高分辨率航空數碼影像

④ 高光譜成像儀獲取光譜數據

激光雷達點云數據可以實現的目的：

1.識別樹冠頂點、樹冠邊界、位置等屬性，

2.生成冠層高度模型（CHM),識別單木特征，

3.直接計算高度分位數、回波指數等點云特征量，

4.估測森林結構參數。

5.統計計算樹冠高度變量、密度變量、強度變量、郁閉度、葉面積指數和間隙率

6.快速反演生物量，森林蓄積量，森林覆蓋率；

7.通過疏密程度以及不同樹齡樹木的情況、推算不同樹種數量；

8.獲取森林地面DEM,實現森林結構參數自動提取以及三維場景重建，用于林業的監控與管理

9.……

機載激光雷達數據在林業的優勢

激光雷達（LiDAR)系統作為一種主動遙感技術，在對地物觀測尤其是探測地物高度方面具有其他遙感手段不可比擬的優勢。機載激光雷達測量系統VQ-1560i數字化全波形記錄雷達，可以將冠層最高點與地面之間往返的激光脈沖信號數字化，完整記錄激光脈沖初次和末次返程信號之間的不定時振幅，從而獲得與冠層垂直結構相關的波形。

全波形激光雷達能夠很好的定義冠層的下邊緣 (包括一部分林下冠層和立木中層），可以計算生活冠層的蓄積量，從而對林業生態進行評估。

機載激光雷達數據可實現單木激光雷達點云剖面，將密集林木實現點云分類為地面、灌木、樹木。

再通過高程渲染原始Lidar點云數據，回波次數渲染的原始Lidar點云數據,反射強度渲染的原始Lidar點云數據，分類后的Lidar點云數據，能夠快速統計待砍伐樹木的樹高，冠幅，計算林木的砍伐量。

高程渲染原始Lidar點云數據

回波次數渲染的原始Lidar點云數據

反射強度渲染的原始Lidar點云數據

分類后的Lidar點云數據

激光雷達單木邊界探測實現林木頂冠的探測，通過對單木樹冠分割。

激光雷達單木邊界探測實現林木頂冠的探測，對單木樹冠分割。通過激光雷達數據進行單木分割的方法可分為兩種：一種是激光雷達點云數據生成柵格表面模型，在此基礎上進行單木分割。二是利用歸一化后的Lidar點云數據，根據點云之間的空間結構關系和屬性信息等進行聚類，直接進行單木分割。

多源數據融合后可以實現快速自動實景真三維森林場景生成。

飛燕航空遙感公司黃山區激光雷達航攝影像圖

高光譜成像在林業中的作用和應用

高光譜遙感能夠有效探測和精細識別觀測目標的光譜特性，高光譜遙感的超多波段和高分辨率使其可用于探測植被的精細光譜信息(特別是植被各種生化組分的吸收光譜信息)，反演植被各生化組分的含量，監測植被的生長狀況等。

光譜反射特性

不同性質的地物，或相同屬性的地物在其成份、顏色、表面結構、含水性（率）等不同時，其反射光譜特性也不同，構成反射光譜曲線的差異。遙感探測即是根據獲取和記錄不同地物不同波段的反射電磁波信息，通過分析其差異性，來識別地物屬性的。

植物光譜可以表達的特性因素有：

1.季節的變化

2.植物健康狀況

3.水分和營養條件的變化

4.植被種類

5.病蟲害情況

高光譜成像技術——植物光譜特性

影像植物反射率的主要因素包括葉綠素、細胞結構和含水量等。 

高光譜成像技術下光譜與健康狀況的關系

植物含水量的變化對光譜反射的影響與水的吸收帶相同，當植物含水量高時在水的吸收帶反射明顯降低，否則含水量增大。

高光譜影像數據實現對樹種的識別

高光譜影像蘊含著近乎連續的地物光譜信息，能夠準確探測到具有細微光譜差異的各種地物類型，同時具有“譜像合一”波段多、數據量大的特點，使樹種識別精度從源數據上得到提高。

高光譜是光學被動遙感數據，可獲得冠層水平信息，因其具有較高的光譜分辨率，增強了地物目標的屬性信息探測能力，并能夠的較小的空間尺度上觀察地表的細節變化。而Lidar數據是主動遙感數據，可直接獲得單株木的位置、樹高和冠幅這三個垂直結構參數以及強度信息。兩者基于像元級融合，形成優勢互補，在分類精度上有著極大的提高。

綜合以上優勢及特點，多源合一新型傳感器激光雷達測量系統VQ-1560i對林業多源數據同步獲取，助力林業智慧化管理。

文章首發于travelwithlulu.com

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