森林資源具有分布范圍廣，種類豐富，垂直結(jié)構(gòu)復雜且易受動態(tài)變化，受干擾性強等特征，通過一些測繪技術(shù)能對森林參數(shù)測定，但由于森林資源的特性不能滿足多源數(shù)據(jù)的同步獲?。?/span>

1.分布范圍廣：成像遙感技術(shù)

2.垂直結(jié)構(gòu)復雜：Lidar/SAR/攝影測量

3.種類豐富：高光譜

4.動態(tài)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(xiàn)代林業(yè)數(shù)據(jù)獲取就需要多源數(shù)據(jù)同步獲取的技術(shù)。

那么，如何實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)同步獲??？

新型傳感器激光雷達測量系統(tǒng)VQ-1560i能一次性快速獲取點云、多光譜、高光譜數(shù)據(jù)。激光雷達測量系統(tǒng)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(tǒng)，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(tǒng)集成了高精度波形激光雷達、高分辨率航空數(shù)碼相機、 高光譜成像裝置和高精度的導航及姿態(tài)測量系統(tǒng)，通過這些設(shè)備的有機集成，實現(xiàn)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(tǒng)VQ-1560i一次性快速獲取點云、多光譜、高光譜數(shù)據(jù)：

① 高精度的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)

② 機載激光雷達波形數(shù)據(jù)

③ 高分辨率航空數(shù)碼影像

④ 高光譜成像儀獲取光譜數(shù)據(jù)

激光雷達點云數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)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(shù)、回波指數(shù)等點云特征量，

4.估測森林結(jié)構(gòu)參數(shù)。

5.統(tǒng)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(shù)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(shù)量；

8.獲取森林地面DEM,實現(xiàn)森林結(jié)構(gòu)參數(shù)自動提取以及三維場景重建，用于林業(yè)的監(jiān)控與管理

9.……

機載激光雷達數(shù)據(jù)在林業(yè)的優(yōu)勢

激光雷達（LiDAR)系統(tǒng)作為一種主動遙感技術(shù)，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(yōu)勢。機載激光雷達測量系統(tǒng)VQ-1560i數(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)相關(guān)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(yè)生態(tài)進行評估。

機載激光雷達數(shù)據(jù)可實現(xiàn)單木激光雷達點云剖面，將密集林木實現(xiàn)點云分類為地面、灌木、樹木。

再通過高程渲染原始Lidar點云數(shù)據(jù)，回波次數(shù)渲染的原始Lidar點云數(shù)據(jù),反射強度渲染的原始Lidar點云數(shù)據(jù)，分類后的Lidar點云數(shù)據(jù)，能夠快速統(tǒng)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(shù)據(jù)

回波次數(shù)渲染的原始Lidar點云數(shù)據(jù)

反射強度渲染的原始Lidar點云數(shù)據(jù)

分類后的Lidar點云數(shù)據(jù)

激光雷達單木邊界探測實現(xiàn)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(xiàn)林木頂冠的探測，對單木樹冠分割。通過激光雷達數(shù)據(jù)進行單木分割的方法可分為兩種：一種是激光雷達點云數(shù)據(jù)生成柵格表面模型，在此基礎(chǔ)上進行單木分割。二是利用歸一化后的Lidar點云數(shù)據(jù)，根據(jù)點云之間的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系和屬性信息等進行聚類，直接進行單木分割。

多源數(shù)據(jù)融合后可以實現(xiàn)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(qū)激光雷達航攝影像圖

高光譜成像在林業(yè)中的作用和應(yīng)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(jiān)測植被的生長狀況等。

光譜反射特性

不同性質(zhì)的地物，或相同屬性的地物在其成份、顏色、表面結(jié)構(gòu)、含水性（率）等不同時，其反射光譜特性也不同，構(gòu)成反射光譜曲線的差異。遙感探測即是根據(jù)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(jié)的變化

2.植物健康狀況

3.水分和營養(yǎng)條件的變化

4.植被種類

5.病蟲害情況

高光譜成像技術(shù)——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(jié)構(gòu)和含水量等。 

高光譜成像技術(shù)下光譜與健康狀況的關(guān)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(shù)據(jù)實現(xiàn)對樹種的識別

高光譜影像蘊含著近乎連續(xù)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(shù)據(jù)量大的特點，使樹種識別精度從源數(shù)據(jù)上得到提高。

高光譜是光學被動遙感數(shù)據(jù)，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(jié)變化。而Lidar數(shù)據(jù)是主動遙感數(shù)據(jù)，可直接獲得單株木的位置、樹高和冠幅這三個垂直結(jié)構(gòu)參數(shù)以及強度信息。兩者基于像元級融合，形成優(yōu)勢互補，在分類精度上有著極大的提高。

綜合以上優(yōu)勢及特點，多源合一新型傳感器激光雷達測量系統(tǒng)VQ-1560i對林業(yè)多源數(shù)據(jù)同步獲取，助力林業(yè)智慧化管理。

文章首發(fā)于i-abc.com.cn