基于无人机激光雷达的森林冠层高度分析

快速准确获取森林结构参数对森林资源调查管理及全球碳汇研究具有重要意义。以祁连山东、中部青海云杉林为研究对象,利用16个无人机激光雷达（LiDAR）点云数据、正射影像数据结合实地样方观测数据,提取样方内青海云杉的单木树高并准确验证树木分割精度;结合实测数据和地形数据,依据统计指标验证提取树高精度并分析原因;基于点云数据提取的各样方树高分析祁连山青海云杉冠层高度在空间上的变化。结果表明：在祁连山山地森林,冠层高度平均值估算精度最高,R²为0.93,RMSE为1.39 m（P<0.05）;地形影响基于点云数据的树高提取,坡度较小的青海云杉树高提取效果更好;从东到西,青海云杉平均树高呈下降趋势;随着海拔高度上升,青海云杉的平均树高先上升后下降,这与祁连山东西水热条件差异和不同海拔树木年龄分布有关。     

基于无人机机载激光雷达的海岛建筑物高度测算技术

当前技术在测量海岛建筑物高度时,得到的激光点云数据质量差,测算结果不准确。为了解决上述问题,基于无人机激光雷达研究了一种新的海岛建筑物高度测算技术。利用无人机自动控制技术对海岛建筑物进行多点多角度照片拍摄,拍摄方案有两种,分别是折线形飞行方案和环绕型飞行方案;在海岛建筑物的不同位置和不同高度设置多个地面影像控制点,通过航拍得到各个海岛区域的特征图像,利用Smart3D建模软件完成建模,将建立的三维模型从图像空间坐标系转换到大地空间坐标系,从而得到海岛建筑物高度。与传统测算技术进行实验对比,结果表明,基于无人机激光雷达的海岛建筑物高度测算技术测算精度高于传统技术,对于海岛管理有很好的促进作用。     

GEDI地面高程和森林冠层高度的精度评价与影响分析

精确地提取地面高程和植被冠层高度,对于地形地貌、生态学等方面的研究具有重要意义。2018年12月发射的新一代全球生态系统动力学调查雷达（GEDI）为地面高程和植被冠层高度大范围精确提取提供了前所未有的机会。研究旨在利用机载激光雷达数据验证GEDI提取的地面高程和冠层高度精度,并探讨地理定位误差、地形坡度、坡向、植被覆盖度、方位角、采集时间、光束类型和不同森林类型因素对其精度的影响。结果表明：通过校正GEDI数据地理定位误差,可以明显提高其提取的地面高程和冠层高度精度;影响冠层高度提取精度最主要的因素是植被覆盖度,其次是坡度;影响地面高程提取精度的主要因素为坡向、坡度。植被覆盖度大于25%时,数据精度更高;坡度为0°—5°的缓坡地区地面高程和冠层高度精度最高。该研究结果将为GEDI数据筛选与应用提供依据。     

基于无人机遥感技术的森林参数获取研究进展

凭借着高分辨率、可控性强和性价比高的特点,无人机遥感技术在森林研究中得到了迅速的发展与应用.对无人机遥感成像平台的发展和国内外利用无人机遥感技术开展森林调查的情况进行介绍,针对单木和林分两种森林资源调查对象,总结了目前利用无人机遥感技术提取森林参数的前沿方法.重点分析和讨论了基于无人机平台的多光谱、高光谱和激光雷达传感...     

植物冠层光辐射分布的快速深度缓存算法

针对植物冠层内光分布计算过程中存在的计算复杂度大、耗时长等问题,提出一种快速深度缓存算法。采用动态选取光照投影平面和确定光照分布密度等方法,设计一套快速计算植物冠层光分布的模拟系统。应用该系统模拟水稻孕穗期冠层内的光分布情况,结果表明,该方法在保持原有算法精度的同时,能缩短计算时间。     

基于多层激光雷达的可行驶区域信息提取算法

为了提取无人驾驶车前方可行驶区域信息,提出了一种基于多层激光雷达可行驶区域信息提取算法。首先,根据雷达返回数据的特征结合数据区间密度分布获得路沿点集,并利用基于加权欧氏距离KNN改进的OPTICS算法对得到的路沿点聚类。然后,使用最小二乘法拟合出两侧路沿。最后,通过改进的OPTICS算法将路面上的障碍物点云进行聚类,并通过计算得到障碍物的位置、距离、尺寸等信息。利用数据区间密度分布法提取路沿点不受障碍物以及路面点的影响,而改进的OPTICS算法则不再受Eps的约束,并且可以准确分辨出噪点,解决了障碍物信息由于噪点而提取不准确的问题。实车实验证明了算法的有效性和实时性。     

基于无人机观测的水稻冠层样方多角度反射特点分析

无人机平台成本低和灵活性高的优点可弥补传统遥感平台的缺陷,为农业遥感近地表数据获取提供有效途径.任何型号无人机搭载传感器进行数据采集时均有一定的观测几何,但无人机观测几何诱发的方向反射差异及其在后续应用中的潜在误差仍需深入分析.利用无人机采集典型扬花期水稻田样方多角度观测,探讨其样方级别的方向反射及可见光植被指数的方向...     

基于无人机的山地遥感观测平台及可靠性分析——以若尔盖试验为例

在山地复杂条件下开展无人机遥感观测面临众多挑战,分析无人机遥感观测平台的可靠性是影像拼接、成果应用、平台和飞行方案改进的重要基础。介绍了一种基于低空无人机的山地多源数据遥感观测平台,重点阐述了无人机系统的组成、性能参数和传感器参数。以《低空数字航空摄影规范》为参照,总结低空无人机遥感观测平台的可靠性分析方法。以2014年7月25日若尔盖高原无人机遥感观测试验获取的数据为例,定量分析该低空无人机遥感观测平台的可靠性。结果表明:该平台在山地复杂条件下具有较高的可靠性,航向平均重叠度为73.58%,旁向平均重叠度为55.07%,平均倾角为2.23°,航线内平均旋角为1.36°,航线间平均旋角为10.41°,平均航线偏移为5.42m,最大航线弯曲度为0.19%,最大航高差为5m,各项指标评价结果远优于《低空数字航空摄影规范》要求。相机成像面与平台飞行方向的夹角可能引起旁向旋角的增大;在逆风条件下,该小型无人机遥感观测平台的姿态更为稳定。     

用高光谱数据反演健康与病害落叶松冠层光合色素含量的模型研究——基于2005年吉林省敦化、和龙两市落叶松冠层采样测量数据

健康落叶松与遭受病害落叶松的冠层光谱反射率曲线具有明显差异,利用反映这种差异的光谱特征参数建立回归模型,可为反演落叶松冠层光合色素含量进而诊断落叶松健康状况提供方法和途径。以吉林省延边州敦化、和龙两市林场中健康的和遭受落叶松早落病侵害的人工落叶松林为调查对象,在对野外采集的14个落叶松冠层样本进行光谱测量及光合色素含量测量的基础上,选取8个对落叶松冠层光合色素含量变化反映敏感的光谱参数参与建立其光合色素含量的一元线性回归和多元逐步回归模型。研究结果表明,不同健康程度的落叶松冠层光谱曲线在其可见光及近红外波段有3个比较明显的特征差异处,分别位于光谱曲线的“绿峰”、“红谷”和“红边”位置。利用反映这些差异的8个光谱特征参数建立落叶松冠层光合色素含量的回归模型,除 “红边”这一参数回归效果不令人满意外,其余7个参数均得到了较好的回归效果,其中利用峰谷波长差Dgr建立的关于总叶绿素和叶绿素b含量的一元回归模型R²值分别达到0.842 8和0.749 8,利用NDGI建立的关于叶绿素a和类胡萝卜素含量的一元回归模型R²值分别达到0.875 8和0.789 7;多元逐步回归模型的回归效果与一元回归模型相比,各判定系数R²值均有所提高,总叶绿素、叶绿素a、b和类胡萝卜素含量的回归模型R²值分别达到0.885、0.910、0.839和0.862。     

基于随机森林的高分辨率 PM2.5 遥感反演 ——以广东省为例

细颗粒物(PM2.5)监测是大气污染治理的重要手段,受限于地面观测点的数量,从遥感反演 PM2.5 是常规地面观测的有效补充,是当前的研究热点。通常遥感反演 PM2.5 的思路是先反演大气气溶胶光学厚度,然后基于统计关系由大气气溶胶光学厚度反演 PM2.5。该方法容易造成误差传递,从而 导致反演模型的不稳定。该文提出了一种基于随机森林算法(一种机器学习算法)的 PM2.5 遥感反演方法,直接建立中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)影像与地 面实测 PM2.5 的关系,可以避免传统反演 PM2.5 时先反演大气气溶胶光学厚度带来的误差,最终得到精度更高的 PM2.5 反演结果。该方法先用随机森林算法对 MODIS 影像和经过克里金插值后的地面监测站PM2.5 数据进行训练和测试;然后,根据测试的均方根误差从多个模型中选取最优(均方根误差最小)的模型;最后,将此模型用于整幅 MODIS 影像,得到整个区域的 PM2.5 反演结果。实验选取了广东省 四个季节多幅 MODIS 影像数据进行验证,并通过决定系数和均方根误差两个表现指标进行对比和分析,验证了所提算法的优越性。     

荒漠森林生态系统健康评价与分析——以塔里木河下游为例

针对传统森林生态系统健康评价指标过多、评价周期较长和空间信息不够精确等问题,协同多源遥感和基础地理数据,采用"驱动力-压力-状态-响应-影响"模型选取23个指标,确定了适用于塔里木河下游的荒漠森林生态系统健康评价方法,并分析生态输水前后其健康时空变化特征及趋势.结果表明:1)1989—2018年,森林生态系统健康等级Ⅰ...     

空间句法理论下的藏传佛寺信仰空间设计探究——以青海夏琼寺为例

文章以空间句法理论为基础,以藏传佛教格鲁派夏琼寺为例,论述了藏传佛寺村落的空间特点。首先对村落空间进行了定性分析,再通过空间句法分析方法进行了定量分析,得出了连接值、全局整合度、局部整合度、可理解度等空间句法理论数值。最后根据以上结果,探究藏传佛教村落的信仰空间特征,期望为传统村落的整体保护和规划提供依据。     

顾及纹理和形状特征的无人机影像中村宅基地提取研究——以重庆市丰都县为例

针对目前农村宅基地传统调查方法存在的工作量大、周期较长等不足,本文提出了一种顾及纹理和形状特征的农村宅基地半自动提取方法.该方法首先利用Gabor小波变换产生纹理特征矩阵,与光谱特征共同训练目标地物特征的混合高斯模型,并改进直线Hough变换算法检测道路范围,可有效区分农村宅基地与道路目标.无人机遥感影像实验证明,本文所提出的提取方法可有效克服传统方法结果中的斑点噪声和误分类现象,大大提高宅基地分类精度,Kappa系数达0.8以上,耗费时间也有明显缩短.     

基于WorldView-2的红树林种群分类——以深圳湾为例

本文以WorldView-2多光谱遥感影像数据为数据源,选取深圳湾地区的红树林自然保护区为研究区域,基于ENVI5.3选用神经网络、支持向量机和随机森林三种分类方法对该区域的红树林进行种群分类,并对分类结果进行了对比分析。结果表明:随机森林分类法总体精度为73.6842%Kappa系数为0.6780,优于其余两种分类法。     

基于山地式城市公园的视觉导向系统研究——以温州中山公园为例

山地式城市公园是山体公园的一种重要类型,此类公园由于其独特的地形特征与自然生态条件,造成其多中心、景点分散的空间形态格局,公园的导向系统在引导游客方面起到了重要作用。文章以温州中山公园为例,对该公园的导向系统现状及存在的问题作了系统性分析,并提出基于可达性的山地式城市公园的视觉导向系统设计对策。     

基于GIS空间分析的公共服务设施空间布局特征研究——以乌鲁木齐市为例

随着中国城市化进程加快,由城市公共服务设施空间布局问题引发的交通、环境、社会公平等方面的矛盾也日渐突出,其空间布局成为城市空间治理和高质量发展的重要内容.基于乌鲁木齐市六类公共服务设施的POI数据,运用Arc GIS中自然断点法、标准差椭圆和核密度分析法,分析了乌鲁木齐市公共服务设施的空间布局特征.结果表明:1)区域分...     

基于主成分分析的SVM矿化信息提取研究——以青海黄南州阿哇地区为例

针对传统矿化信息提取方法需要大量样本,且样本选取困难的缺陷,利用主成分分析和支持向量机(SVM)原理,建立矿化信息提取模型。选择青海黄南州阿哇地区作为典型研究区。首先进行主成分分析,选取训练样本;然后求解最优超平面,进而确定决策函数;最后泛化推广识别其他待识别的样本。通过所提取的遥感蚀变异常信息与原有矿区叠加分析,叠加基本吻合;从野外实地验证来看,均发现了不同程度的矿化现象,并指出了5个重点异常区。     

基于ENVISat ASAR影像的湿地植被冠层下淹水范围提取以扎龙保护区为例

以扎龙自然保护区湿地为例,结合ENVISat ASAR多极化(HH/HV)雷达影像与传统的光学影像Landsat TM (band1~5,7),分析雷达影像后向散射系数与Landsat TM影像不同波段反射率在淹水植被、非淹水植被、明水面和裸土不同地表覆被类型的差异。选择训练样本,采用分类回归树(Classification and Regression Tree,CART)模型,分别对两种影像进行分类,可视化表达湿地植被淹水范围空间分布情况。基于实测的植被冠层下淹水范围与非淹水范围样本点对两种数据源的分类结果进行精度验证。结果表明:HH/HV极化影像中,植被覆盖下水体的后向散射系数与其他地表覆被类型有明显区别,分类结果总精度为79.49%,Kappa系数为0.70,湿地植被淹水范围提取精度较高。而TM影像分类结果中,由于部分地区植被覆盖水体,淹水植被分类误差较高。将雷达影像引入沼泽湿地研究,提高了植被淹水范围提取效果,为有效分析湿地生态水文过程提供基础,对湿地水资源合理利用及生物多样性保护具有重要意义。     

基于GIS的山地平整三维定量分析技术与应用——以福建长汀河梁开发为例

综合运用GIS、CAD等专业软件及相关分析模块,建立了一种山地平整三维定量分析技术。该技术首先运用整体法试算趋近,确定山地设计标高,实现了填挖方的平衡;然后,引入地形特征线方法划分梯台来进行规划设计;最后,结合实证区对多方案进行成本核算与比选,并提出了推荐方案的分片分步实施步骤。本文研究表明：该方法简化了传统计算方式,改变了方格网、三角网式人为划分进行多梯台平整的方法,使规划分析决策更为科学,有效地提高了项目实施的可行性,为今后山区城市山地平整开发提供新的方法与实践借鉴。     

基于旅游数字足迹的游客时空行为研究——以南京市玄武区为例

随着社交网络的普及与移动互联网技术的快速发展,信息技术被广泛应用于旅游行业中,来自互联网的旅游足迹为旅游时空行为研究提供了新的数据来源。本文从马蜂窝旅游网收集数据,选择旅游目的地为南京的游记,从游记中获取游客在玄武区内的旅游线路。运用数据挖掘、社会网络分析等方法,分析游客的时间行为及空间行为,得到结论:游客到访景区的时间特征方面,景区资源分布比重未呈现明显季节性差异,热门景区类型稳定保持排名前六;游客旅游路径的空间分布呈现三个核心区域空间分布密集,周边分布较零散的特点。最后针对数据呈现的特征,尝试为南京市玄武区旅游发展和空间优化提出建议。