基于地基激光雷达与Landsat8影像的玉米LAI反演

光学遥感影像可以快速提取大面积玉米冠层信息,但无法提供冠层垂直结构信息,导致反演玉米叶面积指数(LAI)时存在无法表达植被冠层内部叶片贡献而使反演LAI偏低的问题;地基激光雷达能够获取玉米冠层的高精度三维结构信息,但是每次只能在有限样区内获取。结合这两种技术的优势,利用将激光雷达数据体素化的方式,通过冠层分析法提取高精度的冠层结构信息;利用Landsat8光学影像获得大面积玉米冠层反射率,与得到的冠层结构信息进行回归分析,从而反演得到大面积的玉米冠层精确LAI结果。研究结果表明,归一化植被指数(NDVI)与激光点云计算的LAI相关性最强,相关系数R2=0.8086,均方根误差(RMSE)为0.1230,比值值被指数(RVI)相关性最差,R2=0.7079,RMSE为0.1520,通过实测值验证分析,三种模型的平均相对误差均小于10%,模型的可信度较高。     

基于小波变换与支持向量机回归的冬小麦叶面积指数估算

叶面积指数(LAI)是作物长势诊断及产量预测的重要参数。通过对冬小麦采样点的高光谱曲线进行连续小波变换(CWT),然后利用小波系数与LAI 建立支持向量机回归(SVR)模型,实现冬小麦不同生育时期的叶面积指数估算。通过对所研究方法与选取的植被指数、偏最小二乘(PLS)回归等5种方法的反演结果进行统计分析。结果表明:利用连续小波变换确定的LAI 的敏感波段为680、739、802、895 nm,对应尺度分别为8、4、9 和8,对应小波系数的LAI 回归确定系数(R2)明显高于冠层反射率的回归确定系数;利用小波系数与LAI 建立的SVR 模型的反演精度最高,模型实测值与预测值的检验精度(R2)为0.86,均方根误差(RMSE)为0.43;而常用植被指数(归一化植被指数,NDVI;比值植被指数,RVI)建立的估测模型对冬小麦多个生育时期LAI 反演精度最低(R2 0.76,RMSE0.56)。因此利用连续小波变换进行数据预处理,能更好地筛选出对叶面积指数敏感的信息,LAI 回归方法比较结果表明,SVR 比PLS 更适合于LAI 的估测,通过将CWT 与SVR 结合(CWT-SVR)能实现不同生育时期冬小麦叶面积指数的遥感估算。     

光束发散角对星载激光测高仪森林回波的影响

植被树高是生物量评估和森林生态监测的重要参数,但是大区域的植被树高数据获取困难.由大光斑星载激光测高系统森林回波可反演大区域植被树高,然而大坡度山区的植被和地面回波混叠严重,难以准确提取波形参数反演植被树高.为此建立森林目标回波的解析模型,推导出从混叠回波中分离植被和地面回波的必要条件,指出导致回波混叠的因素除了目标粗糙度和坡度,还有发射脉冲的发散角.分析了地表粗糙度和地形坡度对植被冠层回波的展宽效应及其对波形分解的影响,通过比较实测GLAS波形和仿真回波波形,验证了压缩光束发散角可降低森林回波对大坡度地形的敏感性.对于卫星轨道高度在500~600 km之间时,激光测高仪光束发散角一般在40~60μrad,更有利于森林植被树高的反演.所得结论为提高大坡度山地森林树高反演精度,从星载激光测高仪的系统设计角度提供了有意义的参考.     

利用波形匹配实现卫星激光测高脚点精确定位的方法

激光测高仪分米量级的绝对高程精度可以满足地面高程控制点的需求,但其十几米甚至几十米的平面偏移使得其激光脚点仅能在平坦地表区域作为高程控制点使用。通过推导激光回波模型建立回波模型仿真器,综合考虑激光能量时空分布、地表轮廓、地表反射率等器件和目标参数的影响,对没有考虑地表反射率影响的现有波形匹配方法进行改进;进而,使用机载LiDAR点云数据和GLAS波形、能量数据,以仿真波形和真实波形相关系数最大原则进行波形匹配,寻找GLAS激光脚点中心坐标的精确位置。结果表明:在GLAS系统接收能量正常的工作周期内,波形匹配的平均相关系数大于0.9,通过波形匹配提高GLAS激光脚点的平面精度,能够实现约2 m的平面定位精度。研究方法能解决复杂地表条件下的激光高程控制点获取问题。     

ICESat-2/ATLAS数据反演林下地形精度验证

针对星载激光雷达数据反演林下数字地面模型（Digital Terrain Model,DTM）存在困难的问题,研究了冰云陆地高程卫星-2 （Ice, Cloud, and land Elevation Satellite,ICESat-2）/先进地形激光高度计系统(Advanced Opographic Laser Altimeter System,ATLAS）的强弱光束数据反演林下地形的精度,并探究了冠层高度及植被覆盖率对于ICESat-2/ATLAS反演林下DTM精度的影响。研究结果表明:强波束反演林下DTM的精度为R2=1,RMSE=0.74 m,弱波束反演林下DTM的精度为R2=1,RMSE=0.76 m,强波束相对弱波束表现出更优的反演精度,但是,强光束与弱光束的光子云数据均可为反演林下DTM提供科学数据。从研究区植被的整体情况来看,随冠层高度及植被覆盖率的增加,不同激光类型数据均出现误差逐步增加的情况。     

基于EnMAP卫星和深度神经网络的LAI遥感反演方法

区域叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)定量反演是开展大尺度农作物长势监测和产量估算的重要基础。针对当前区域LAI遥感定量反演存在的反演精度不理想和模型稳定性弱等问题,提出了一种基于少量训练样本进行LAI高精度反演的深度神经网络(Small Simple Learning LAI-Net,SSLLAI-Net)。该网络由2个卷积层、1个池化层和3个全连接层构成,将光谱反射率数据作为网络输入端、输出端得到LAI反演值,且该网络模型可支持小样本数据量的训练。以德国阿尔卑斯山麓高光谱遥感卫星影像Environmental Mapping and Analysis Program(EnMAP)为数据源,以该区域的谷物、玉米、油菜、其他作物为研究对象,数值实验结果表明当各作物类别的训练样本量均为50时,基于SSLLAI-Net的LAI反演精度分别为0. 95、0. 99、0. 98、0. 90;且在添加噪声的情况下,各作物类别的LAI反演精度分别为0. 95、0. 98、0. 96、0. 89。综上,提出的基于深度神经网络的区域LAI遥感定量反演方法 SSLLAI-Net是鲁棒可靠的,且该模型能够支持稳定的小样本建模。     

基于植被供水指数的旱区土壤湿度反演方法研究

植被供水指数(VSWI)是进行干旱研究的有效指标,是进行区域土壤湿度反演的重要方法。利用MODIS数据,提取归一化植被指数(NDVI)、修正的土壤调整植被指数(MSAVI)、增强型植被指数(EVI)和地表温度(Ts)等参数,建立植被供水指数、基于MSAVI的植被供水指数(VSWI-M)、基于EVI的植被供水指数(VSWI-E),并对比三种指数反演土壤湿度的效果;在此基础上,建立分区域、基于NDVI阈值的混合植被供水指数(MVSWI)模型,利用20 cm土壤墒情实测数据对模型进行检验,RE,RMSE误差结果显示,MVSWI模型具有较好的精度,可以用来估算土壤湿度。     

基于Sentinel数据的滇池湖滨湿地地上生物量反演

为了评估基于Sentine 1/2影像数据反演滇池湖滨带湿地森林地上生物量(AGB)的效果和能力,以Sentinel-1 A/B(SAR)和Sentinel-2 A/B(多光谱)卫星图像为数据源,获取SAR双极化后向散射系数、多光谱波段、植被指数和林冠生物物理变量等因子,利用线性回归和机器学习算法,建立了多个滇池湖滨湿地生物量反演模型。所有模型与滇池湖滨湿地样地地上生物量的相关性为0.619~0.84,均方根误差(RMSE)范围为40.14~59.7 t/ha,其中基于SAR的模型反演精确度最低;在多光谱波段中,红色和红边(波段4,5和7)与生物量有很好的相关性;叶面积指数(LAI)模型是生物量反演的最佳变量组合(r=0.84,RMSE=40.14);基于Sentine 1/2影像数据反演滇池湖滨带湿地地上生物量具有可行性。     

基于星载激光测高仪的森林植被高度估算

为了提高星载激光测高仪估算森林植被高度的精度,本文在处理星载激光森林地区回波波形时,提出了一种基于高斯混合函数模型的波形分解方法,充分保留了波形中有效峰值信息,提高了利用波形估算植被高度的精度。本文以GLAS过中国长白山地区的20个激光点为例,先后进行了自适应波形背景噪声滤除与高斯平滑滤波的波形预处理,对预处理后波形进行了高斯混合函数模型的波形分解,并利用分解后得到的首末子波形估算出激光光斑内的植被高度,对比该光斑样地实测植被高度,结果表明本文估算的植被高度精度为(0.3±1.4)m,其精度明显高于已有的相关算法,故该方法可用于已在轨的高分七号星载激光估算森林植被高度。     

悬浮颗粒物和叶绿素普适性生物光学反演模型

基于太湖、巢湖、滇池和三峡水库水体组分生物光学特性, 根据辐射传输模型和神经网络优化算法建立悬浮颗粒物和叶绿素浓度优化生物光学反演模型.利用野外实测数据对优化生物光学算法进行检验, 结果表明, 该优化生物光学反演模型在一定程度上可以减少测量噪音对反演精度的影响.反演结果表明, 受悬浮颗粒物和叶绿素生物光学特性时空差异影响, 该优化生物光学反演模型在太湖、巢湖、滇池和山峡反演精度具有一定的差异, 但总体上能够较为准确地反演悬浮颗粒物和叶绿素浓度.其中悬浮颗粒物反演精度(平均绝对误差: MAPE, 均方根误差: RMSE)分别能够达到23%和15.13mg/L(样本数N=228), 叶绿素反演精度(MAPE和RMSE)分别能够达到26%和17.68μg/L(样本数N=228).     

激光（laser）及其应用

本文概述了激光器的产生过程,以及它在激光通信、激光测量和激光在PCB生产中的应用前景。     

几种CO2激光切雕机光开关的设计与研究

设计与研究了几种用于CO2激光切雕机的光开关,并对其性能进行了讨论和比较。     

一种激光雷达系统测定热表面轮廓的方法

基于Max.E.Bair的相位测距原理[1],给出一种无合作目标的激光雷达系统,测定热表面轮廓的方法[2,3].详细分析了高温炉内耐火绝热层的测量条件,论述了激光雷达相位测距仪原理,给出了原理图和光学系统结构图.     

激光武器技术的发展现状

激光技术在军事领域的应用越来越广泛,激光侦测技术已经成为一种比较成熟的武器技术,激光致盲武器也已应用于实战中,高能激光武器正在逐步进行实用化实验,激光通信系统则已经在各国军用通信系统中得到广泛应用。     

激光威胁与对策

激光威胁主要来自于激光制导、激光雷达和激光测距等激光探测方式。要实现激光安 全,可以通过减小激光在大气中的透过率,降低激光从目标的回波能量,以及通过干扰激光威胁系统对激光信息的处理方式等手段。由于目前多种制导方式的复合利用,实现复合隐身成为当前的一个重要课题。本文分析了激光威胁方式和原理,提出了实现激光安全的途径。     

掺镱双包层光纤激光器及其在激光加工中的应用

掺镱双包层光纤激光器是国际上近年来发展的一种新型固体激光器，它具有光束质量好、体积紧凑、效率高等优点。在简要介绍高功率掺镱双包层光纤激光器的原理特点以及发展现状的基础上，讨论了它在激光加工中的应用。     

汽缸表面处理的新发展——激光珩磨

介绍了激光在发动机汽缸表面处理中的3个发展阶段:大斑点慢扫描螺旋式激光淬火、小斑点快扫描网纹式激光淬火和激光珩磨,在比较中揭示了激光珩磨的优点。并对激光珩磨的加工方法进行了探讨,从光束特性、加工原理、加工工艺等方面对YAG激光和准分子激光在激光珩磨中的使用作了对比和分析。     

高功率激光器发展趋势

对二氧化碳激光器、HF/DF化学激光器、氧碘化学激光器、光纤激光器、固体激光器、半导体泵浦碱金属激光器等高功率激光系统进行了介绍,并对高功率激光器发展趋势及内在规律进行了讨论。     

激光技术在刚挠性HDI板的应用——微导通孔形成，图形成形，外型加工

概述了采用一个激光源能够加工刚性和挠性板的一种新型激光技术,PCB制造商可能采用最小的投资和提高生产率而进入HDI市场。     

世界工业CO2激光产业发展述评

本文概述国外工业CO_2激光器及加工系统的商品规格与水平,列举了其在汽车业、航空业的最新应用,以及激光加工服务业的典型例子,简述了美国、西欧、日本、苏联及东欧的产业发展及今后发展趋势。