GLAS反演树高算法

3.1 算法的目的 算法的目的：
由于波形会随着坡度和光斑而变化，这种用来估计树高 由于波形会随着坡度和光斑而变化， 是不可能的，如果森林所在地区具有统一的高度， 是不可能的，如果森林所在地区具有统一的高度，又高精 确的辅助数据，但是往往森林的地形是不平坦的， 确的辅助数据，但是往往森林的地形是不平坦的，另外高 精确的地形特征是很稀罕的，因此需要一种算法， 精确的地形特征是很稀罕的，因此需要一种算法，这种算 法能够能够从波形信息中获取获取地形坡度的信息， 法能够能够从波形信息中获取获取地形坡度的信息，地面 的垂直分布。 的垂直分布。
上端边缘系数
修正系数
树高=波形长度-修正Biblioteka Baidu数
4.4 分析
如果直接用波形长度来计算平均树高
经过修正因子后估测值和实测值之间的相关图如下
下端边缘系数和下端边缘的关系
下端边缘和坡度之间的关系
上端边缘系数和上端边缘的关系
GLAS波形数据反映了在每一个光斑内地形和植被的垂直分布。信号开始和 信号结束之间的范围被称为波形范围（waveform extent），波形长度是激光 雷达进行植被高度信息提取的基础。通常定义为从信号开始位置和地面回波 的峰值位置之间的距离。波形的上端边缘（leading edge extent）是从信号 开始到能量为最大能量一半的位置之间的距离，表示上端叶或枝的高程，波 形的下端边缘（trailing edge extent）表示光斑内最低的高程与信号结束之 间的距离，最低高程位置的能量是到最大能量一半之间的距离。树高变量依 赖于波形结构的两个指数，下端边缘和地形相关性大，上端边缘和树冠高度 变量相关性大。
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1.1 LiDAR的介绍
LIADR即Light Detection And Ranging，也叫机载激光扫描测高或激 光雷达，是一种安装在飞机（机载）或卫星（星载）上的激光探测和 测距系统，可以量测地面物体的三维坐标，可以快速获取地球数字表 面模型。 它通过主 动发射激光脉冲， 精确记录传感器发射和接收激光 脉冲信 号瞬时时刻， 利用光速恒定的原理， 将发射和 反射时间间隔转换为 斜距量测， 叠加传感器的高度、 激光扫描角度以及从 G P S得到的 传感器的位置信 息后， 能够准确地计算出激光脉冲所到达地面的每 一个地面光斑的 X、 y、 Z坐标， 其系统原理如图 l
2.1 不同条件下反演树高的算法
平地下反演树高 森林高度=波形长度*C， 但是由于GLAS光斑的面积较大，再加上研究区的特征，上述的算 法是行不通的。
H = a ( w − gb)
这种算法考虑了地形的因素，w是波形长度，g就是地形指数，a，b都是系 数。
3. 复杂地形条件下反演树高的算法
波形的垂直范围随着地形坡度和光斑的大小变化。 波形的垂直范围随着地形坡度和光斑的大小变化。在有坡度的地方获得波 形信息对于估算树高是不充足的。需要一种算法， 形信息对于估算树高是不充足的。需要一种算法，这种算法能够从波形 中获取地形坡度的信息。早期使用的方法把波形指数和坡度指数联合， 中获取地形坡度的信息。早期使用的方法把波形指数和坡度指数联合， 坡度指数从DEM中获得。现在发展的算法使用野外获得数据或是通过机 中获得。 坡度指数从 中获得 载数据获得的。森林的类型也考虑了，象常绿阔叶林。 载数据获得的。森林的类型也考虑了，象常绿阔叶林。使用的算法消除 的使用， 左右， 的树高变量。 了DEM的使用，估计的树高在 左右，能解释 的使用 估计的树高在5m左右 能解释83%的树高变量。 的树高变量
4.1 研究区
4.2 数据源
GLAS数据： 从2003.10-2006.7获取的。 亚马逊流域在3a，3b，3c获得， Oregon 在2a，2c，Tennessee 在2a，2c，3d获得。 余下的两个lidar地区的在3d获得。 Lidar数据:在2005年八月获得 野外数据
4.3 方法
以前的时候我们用来估计最大的树高，但是往往由于饱和现象会缺失信息， 波形长度比最大的树高要短，估计出的树高往往是单个树的高度，而 平均树高则考虑了优势树种和亚优势树种，波形也比平均树高要长， 因此我们来估计平均树高。 波形指数我们可以用波形长度，上端边缘，下端边缘。 下端边缘系数：
1.2 GLAS数据介绍
GLAS（Geoscience Laser Altimeter System）是激光高度系统， 是NASA发射的Icesat卫星的一个测高系统，也是第一个能获取全球 地形表面数据集的星载Lidar系统。GLAS传感器采用脉冲波，非多普 勒，非相干和点光束的工作方式。GLAS数据主要是用来研究冰床， 地形表面的，后来慢慢的被用来测量森林环境。GLAS是一个波形数 据传感器，使用1064nm的激光频率是40Hz，激光打在地面上是一个 直径大约70m的椭圆，两个光斑质心之间的距离是172m，传感器记 录的是自从脉冲发射以来从这些脚点返回的能量。用波形记录Lidar信 号的优点是包括较强标志树冠结构的能力，精确描述大面积树冠信息 的能力。
利用星载 利用星载GLAS激光波形数据反演 星载 激光波形数据反演 复杂地形条件下树高的 树高的一种算法 复杂地形条件下树高的一种算法
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LiDAR及星载 及星载GLAS激光波形数据简 及星载 激光波形数据简 介 不同地形条件下LIDAR反演树高算法 反演树高算法 不同地形条件下 复杂地形条件下LiDAR树高反演算法 复杂地形条件下 树高反演算法 算法实例