機(jī)載激光雷達(dá)遙感具有提供大范圍森林三維結(jié)構(gòu)信息的優(yōu)勢(shì)，已成為森林生物量測(cè)量的重要手段。但現(xiàn)有機(jī)載激光雷達(dá)生物量估測(cè)方法需要測(cè)量設(shè)置幾十上百個(gè)地面樣地，對(duì)樣地內(nèi)每株樹木的胸徑和樹高進(jìn)行測(cè)量，才能實(shí)現(xiàn)樣地尺度森林生物量模型的構(gòu)建，且難以獲取大范圍單木尺度的地上生物量。

4月12日，記者從中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院獲悉，該院資源所激光雷達(dá)遙感創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)激光雷達(dá)點(diǎn)云單木分割、樹種分類、生物量指數(shù)計(jì)算、生物量模型構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了單木生物量的遙感計(jì)算，這為單株樹木碳儲(chǔ)量遙感計(jì)量提供了新的技術(shù)路徑。相關(guān)研究成果近日已在《環(huán)境遙感》《森林生態(tài)與管理》《遙感學(xué)報(bào)》等國(guó)內(nèi)外主流期刊發(fā)表。

創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)提出了激光雷達(dá)生物量指數(shù)（LiDAR Biomass Index, LBI），該指數(shù)利用單木樹冠點(diǎn)云及樹高信息實(shí)現(xiàn)單木生物量的計(jì)算，解決了傳統(tǒng)方法對(duì)于胸徑的依賴。利用解析木數(shù)據(jù)、地基激光雷達(dá)數(shù)據(jù)構(gòu)建了分樹種可區(qū)域推廣的模型，對(duì)于闊葉樹和針葉樹均能取得較高的生物量計(jì)算精度。

同時(shí)，還發(fā)展了一種新的譜聚類單木分割算法（NSC），對(duì)大區(qū)域機(jī)載激光點(diǎn)云高效分割單木對(duì)象并提取結(jié)構(gòu)參數(shù)，分割結(jié)果的匹配率和提取率均有很大提升，單木樹高精度88%以上。

基于機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云的NSC單木分割結(jié)果，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)還提出了融合樹冠形態(tài)特征的點(diǎn)云補(bǔ)償算法，并結(jié)合LBI實(shí)現(xiàn)了單木、樣地、區(qū)域尺度的高精度森林生物量計(jì)算和制圖。該方法通過(guò)35株左右不同徑級(jí)的樣本單木，構(gòu)建任意樹種的生物量計(jì)算模型，將野外測(cè)量工作量壓縮到現(xiàn)有方法的1%以內(nèi)。

另外，研究團(tuán)隊(duì)還集成了兩套中國(guó)林科院機(jī)載遙感觀測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)地物“圖-譜-溫-高”信息的同步觀測(cè)。系統(tǒng)闡明了激光雷達(dá)森林觀測(cè)機(jī)理，發(fā)展了與多角度光學(xué)機(jī)理模型相結(jié)合的森林參數(shù)制圖方法，成果用于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星等傳感器的參數(shù)設(shè)置和衛(wèi)星系統(tǒng)。發(fā)展了激光雷達(dá)遙感提取單木三維參數(shù)、激光雷達(dá)生物量指數(shù)、林下植被探測(cè)、樹高生長(zhǎng)探測(cè)、立地質(zhì)量制圖方法，提升森林碳儲(chǔ)量估測(cè)和森林經(jīng)營(yíng)規(guī)劃空間化精度。