激光雷達的測樹原理和應(yīng)用
激光雷達(LiDAR)是一種先進的主動遙感技術(shù),廣泛應(yīng)用于樹木測量中。其工作原理基于光探測和測距(Light Detection and Ranging),通過發(fā)射激光脈沖并測量其返回時間來確定目標物體的距離。在樹木測量中,激光雷達能夠快速、精確地獲取樹木的三維信息,包括形狀、大小和密度等。
具體來說,激光雷達系統(tǒng)通過發(fā)射高頻激光束,這些激光束會穿透樹冠中的空隙,到達地面并反射回來。通過測量激光脈沖從發(fā)射到返回的時間差,可以計算出傳感器到地面的距離,從而得到樹木的高度和結(jié)構(gòu)信息。這種方法不僅適用于單棵樹木的測量,還可以用于大面積森林的調(diào)查,提供高分辨率的三維點云數(shù)據(jù)。
激光雷達技術(shù)在樹木測量中的優(yōu)勢在于其非接觸式測量能力,避免了傳統(tǒng)測量方法可能對樹木造成的損傷。此外,激光雷達能夠穿透茂密的森林,準確測量樹高和樹冠覆蓋情況,達到厘米級的精度。這種高精度和高效率使得激光雷達成為現(xiàn)代林業(yè)資源調(diào)查和管理的重要工具。在實際應(yīng)用中,激光雷達數(shù)據(jù)通常以離散點的形式提供,稱為LiDAR點云。這些點云數(shù)據(jù)可以用于生成數(shù)字地形模型(DTM)和冠層高度模型(CHM),從而進一步分析森林結(jié)構(gòu)和樹木參數(shù)。通過結(jié)合其他遙感技術(shù),如多光譜數(shù)據(jù),可以提高森林參數(shù)提取的準確性。
激光雷達技術(shù)在森林資源管理和樹木測量中應(yīng)用廣泛,雷達點云數(shù)據(jù)在樹木高度和直徑的估算方面有著重要價值,其中,背包式測量方式在樹木調(diào)查測量中更為準確和高效。
激光雷達技術(shù)在構(gòu)建高保真度的三維樹木建模方面優(yōu)勢明顯。通過地基激光雷達技術(shù)獲取的點云精度已達毫米級,單株樹木經(jīng)單站掃描可獲取數(shù)十萬個點,構(gòu)建的樹木模型更好的保留了樹木的幾何表型形態(tài)結(jié)構(gòu)。